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Full text of "Rheinmetall Waffentechnisches Taschenbuch 1977"

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@ RHEINMETALL 

Waffen- 
technisches 

Taschen- 
buch 



/ 



3., überarbeitete Auflage 1977 
Alle Rechte vorbehalten. 

Copyright 1977 by Rheinmetall GmbH, Düsseldorf. 

Rheinmetall GmbH, Postfach 6609, 4000 Düsseldorf 

Entwurf und Gestaltung riw-Rheinmetall Industriewerbung GmbH, 
Düsseldorf. 

Gesamtherstellung Brönners Druckerei Breidenstein KG, 
Frankfurt a. M. 



(Q) RHEINMETALL 



Waffen- 
technisches 

Taschen- 
buch 



Autoren (verfaßte Kapitel oder Abschnitte) und Mitarbeiter 

G. Backstein (13), P. Bettermann (14), B. Bisping, D. Böder (8.1.6, 
8.1.7, 8.1.8, 10), Dr. S. v. Boutteville (9), H. Dechow, A. Fabry, 
S. Fischer, F. Flanhardt (7), E. Genter, Dr. R. Germershausen (1, 2, 12), 

H. Großschopf, K. Harbrecht (7), H.-D. Hamau (13). F. Horn (8, 10), 
J. Hornfeck. H. Kantner, D. Karius, Dr. E. Kokott (6), W. Kuppe (f) (6), 
Dr. K.-F. Leisinger, F. Mayer (14), Dr. E. Melchior (2,3,15), M.Moll, 
J. Prochnow (1 1.5), H. Renner (t), H. Reuschel (3,4,5), R. Romer (1 1), 
W. Röttges, H.-J. Rübsam, E. Schaub, H.-J. Schiewer (5), D. Schuh, 
F. Woyt (f). 



Gesamtleitung: Dr. R. Germershausen 
Lektorat und Redaktion: E. Schaub 



Vorwort 



Das Waffentechnische Taschenbuch" schließt an die Tradition des in 
früheren Jahren von unserem Hause herausgegebenen „Taschenbuch für 
den Artilleristen" an, das zuletzt 1961 als Nachdruck in einer 6. 
Auflage erschienen ist. 

Da das alte , .Taschenbuch für den Artilleristen" in seinen wesentlichen 
Teilen vor einigen Jahrzehnten entstand, war es für eine Neuerscheinung 
natürlich erforderlich, die Darstellung der angesprochenen Sachgebiete 
neu zu bearbeiten, um dem Fortschritt auf vielen dieser Sektoren 
gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang haben wir uns auch für 
den allgemeineren Titel ,, Waffentechnisches Taschenbuch" entschlos- 
sen. 

Selbstverständlich kann und will auch das neue Taschenbuch keinen 
Anspruch auf vollständige Behandlung der einzelnen Sachgebiete von 
den Explosivstoffen über die verschiedenen Teile der Ballistik, die 
Munition, die Geschütze, die Raketen bis hin zu den Feuerleitanlagen 
erheben. Vielmehr wurde versucht, eine gewisse Übersicht über ver- 
schiedene Bereiche der Waffentechnik zu geben, die einerseits den 
Fachmann, insbesondere auch den Praktiker, andererseits den an den 
letzten technischen Einzelheiten weniger Interessierten anspricht. Her- 
ausgeber und Autoren sind sich darüber im klaren, daß diese Absicht 
nur begrenzt verwirklicht werden konnte. 

Die einzelnen Kapitel des Taschenbuches sind von den Fachleuten 
unseres Hauses über mehrere Jahre hinweg zusammengetragen worden. 
Soweit in den Texten auf Berechnungsverfahren eingegangen wurde und 
damit physikalische Größen angesprochen sind, wurden diese teilweise 
noch im „Technischen Einheitensystem" angegeben. Unter Berücksich- 
tigung des „Gesetzes über Einheiten im Meßwesen" (Bundesgesetzblatt 
1969, Teil I, Nr. 55, und 1970, Teil I, Nr. 62) ist jedoch in den zuletzt 
entstandenen Kapiteln bereits das auch in der Waffentechnik noch 
ungewohnte „Internationale Einheitensystem" verwendet worden. 

Zur Erleichterung des Übergangs auf das „Internationale Einheiten- 
system" enthält das Kapitel 15.2 entsprechende Angaben. Für eine 
spätere Auflage des Buches ist vorgesehen, die verwendeten Größen 
insgesamt auf das neue Einheitensystem umzustellen. 

Wir würden uns sehr freuen, wenn die Neuerscheinung unseres Taschen- 
buches viele interessierte Leser findet und so einen bescheidenen 
Beitrag zum Fachgespräch zwischen den Waffentechnikern der Truppe, 
der Dienststellen und der Industrie leisten könnte. 

Düsseldorf, im Dezember 1972 



Rheinmetall GmbH 



Vorwort zur dritten Auflage 



Nachdem das waffentechnische Taschenbuch im Jahre 1972 erschien, 
war die Nachfrage für dieses Buch so groß, daß wir kurz danach eine 
zweite Auflage herausgegeben haben, bei der einige Verbesserungen be- 
rücksichtigt wurden. 

Da diese zweite Auflage inzwischen auch vergriffen ist, haben wir uns 
entschlossen, die vorliegende dritte Auflage herauszugeben Dabei 
wurde der Inhalt verschiedener Kapitel überarbeitet, um den inzwi- 
schen erreichten technischen Fortschritt zu berücksichtigen; außerdem 
konnten wir die Anregungen von einer Reihe von Lesern bei dieser Be- 
arbeitung berücksichtigen. Für diese Anregungen möchten wir an die- 
ser Stelle herzlich danken. 

Die uberarbeitete dritte Auflage verwendet jetzt konsequent das neue 
,, Internationale Einheitensystem". 



Düsseldorf, im Januar 1977 



Rheinmetall GmbH 



Inhaltsverzeichnis 



1. Explosivstoffe 1 

R. Germershausen 

1.1. Allgemeines 1 

1.2. E i nteilung explosiver Stoffe 5 

1.3. Pulver 8 

13.1. Geschützpulver 8 

1.3.1.1 Nitrocellulosepulver 8 

1.3.1.2. Pulver ohne Lösungsmittel 9 

1.3.1.2 1. Zweibasige Pulver 9 

1.3.1.2.2. Dreibasige Pulver 10 

1.3.2. Raketentreibstoffe 11 

1.3.2.1. Flüssigtreibstoffe 11 

1.3.2.2. Festtreibstoffe 15 

1.3.2.3. Lithergole 17 

1.3.3. Thermochemie 18 

1.3.4. Das Abbrandverhalten der Pu Iver 20 

1.3.5 Prüfmethoden für Pulver 24 

1.4. Sprengstoffe 29 

1.4.1. Militärische Sprengstoffe 30 

1.4.2 Zivile Sprengstoffe 34 

1 4.3. Initialsprengstoffe 35 

1.4 4 Prüf methoden für Sprengstoffe 38 

1.4.5. Theorie der Detonation 40 

1.4.6. Militärische Anwendung der Sprengstoffe 44 

1.4.6.1. Druckwirkung von Sprengladungen 45 

1.4.6.2. Splitterladungen 46 

1.4.6.3. Hohlladungen 55 

15. Pyrotechnische Satze 65 

1.5.1. Leuchtsätze 65 

1.5.2. Rauch- und Nebelsatze 66 

1.5.3. Knallsätze 67 

1.5 4. Brandsätze 67 

1.5.5 Sonstige Sätze 67 

2. I nnere Ballistik 70 

R. Germershausen und E. Melchior 

2.1. Innere Ballistik der Rohrwaffen 7q 

2.1.1. Der Aufbau einer Rohrwaffe 71 

2.1.2. Der Vorgang der Schußentwicklung 72 

2.1.3. Die Energieverhältnisse beim Schuß 75 

2.1.4. Gasdruck und Rohrauslegung 7g 

2 15. Innenballistische Berechnungsverfahren 81 

2.1.5.1. Die Resalsche Gleichung 81 



VII 



2.1.5.2. Die Druckverteilung im Rohr 84 

2.1.5.3. Der Pulverabbrand 85 

2.1.5.4. Verlauf von Druck und Geschoßgeschwindigkeit im 
Rohr 88 

2.1.5.5. Berechnungsbeispiel 95 

2.1.5.6. Projektrechnungen 96 

2.1.6. Der Rohrrücklauf und die Mündungsbremse 104 

2.2 Besondere innenballistische Anordnungen 106 

2.2.1. Das Hoch- und Niederdruckrohr 106 

2.2.2. Die Dusenkanone 108 

2.2.3. Das konische Rohr 109 

2.2.4. Die Leichtgaskanone 111 

2.3. Innere Ballistik der Raketen 113 

2.3.1. Allgemeines 113 

2.3.2. Antriebsarten 114 

2.3.3. Berechnung des Schubes und Auslegung der Düse ..117 

2.3.4. Berechnung des Brennkammerdruckes von Fest- 
stoffraketen 120 

2.3.5. Stufenraketen 123 

3. Äußere Ballistik 125 

E. Melchior und H. Reuschel 

3.1. Die Geschoßbahn im luftleeren Raum 125 

3.1.1. Die Flugbahn 125 

3.1.2. Die Sicherheitsparabel 128 

3.1.3. Schießen auf geneigter Ebene; das Flugbahn- 
schwenken 128 

3.1.4. Der bestrichene Raum 130 

3.2. Die Geschoßbahn im lufterfüllten Raum 131 

3.2.1. Aerodynamik des Geschosses 131 

3.2.1.1. Der Luftwiderstand 131 

3.2.1.2. Luftkräfte bei nicht-axialer Anströmung 135 

3.2.1.3. Ähnlichkeits- und Modellgesetze 139 

3.2.1.4. Die Atmosphäre 140 

3.2.2. Flugbahnberechnungen 142 

3.2.2.1. Die Hauptgleichung der äußeren Ballistik 142 

3.2.2.2. Die Integration der Hauptgleichung 143 

3.2.2.2.1. Flugbahnberechnung mit konstantem Widerstands- 
beiwert c w 144 

3.2.2.2.2. Flugbahnberechnung nach Siacci 145 

3.2.2.2.3. Flugbahnberechnung nach d'Antonio 146 

3.2.2.2.4. Maximale Schußweiten bei bekannter Querschnitts- 
belastung und Mündungsgeschwindigkeit 150 

3.2.2.3. Näherungslösungen 151 

3.2.2.3.1. Bestimmung von Flugbahnparametern aus dem 
Schußweitenverhältnis 151 

3.2.2.3.2. Angenäherte zeichnerische Flugbahndarstellung 
(nach R. Schmidt) 152 



VIII 



3.2.2.4. Störungsrechnung 1 54 

3.2.3. Stabilität und Folgsamkeit 15g 

3.2.3.1. Die Pendelung des Drallgeschosses 1 5 g 

3.2.3.2. Die Pendelgleichung -jgQ 

3.2.3.3. Das Molitzsche Stabilitätsdreieck 162 

3.2.3.4. Der Folgsamkeitsfaktor ^ 5 

3.2.3.5. Experimentelle Bestimmung aerodynamischer Bei- 
werte und der Geschoßstabilität ^5 

3.2.3.5.1. Windkanalmessungen -jgg 

3.2.3.5.2. Messen in einer Freifluganlage Igg 

3.2.3.6. Pfeilstabile Geschosse -jgg 

3.3. Äußere Ballistik der Rakete 1 gg 

3.3.1. Die Raketenbahn im luftleeren Raum -jgg 

3.3.2. Die Raketenbahn im lufterfüllten Raum ^2 

3.3.2.1. Einfluß des Seitenwindes und des Abkippeffektes 

auf Raketen 172 

3.4. Bombenballistik 173 

3.4.1. Abwurf im luftleeren Raum 173 

3 4.2. Abwurf im lufterfüllten Raum 175 



4- Abgangsballistik 178 

H. Reuschel 

4-1. Der Abgangsfehler 178 

4.1.1. Ursachen des Abgangsfehlers 178 

4.1.2. Ermittlung des Abgangsfehlerwinkels 17g 



5. Anwendung der Wahrscheinlichkeitsrechnung 181 

H. Reuschel und H J Schiewer 

5.1. Grundbegriffe 181 

5.1.1. Beispiele zu den Grundbegriffen 182 

5 2. Verteilungsfunktionen 1g4 

5-2.1. Die Normalverteilung 184 

5 2.2. Die Binomialverteilung 18g 

5-3. Stichprobe und Stichprobenparameter igo 

5-4. Ballistische Anwendungen ig2 

5-4.1. Treffwahrscheinlichkeit ig2 

5-4.2. Zerstörungswahrscheinlichkeit ig6 

5 4.3. Abschußwahrschemlichkeit ig8 

5.4.4. Munitionsbedarf igg 

5 5. Das Ausreißerproblem 204 

5-5.1. Das Ausreißerkriterium nach Chauvenet 204 

5.5.2. Das Ausreißerkriterium nach Student 206 

5 5.3. Das Ausreißerkriterium nach Graf und Henning . .207 



IX 



6. Zielen und Richten 209 

W. Kuppe und E. Kokott 

6.1. Allgemeine Bedingungen für Ziel- und Richtmittel . 209 

6.1.1. Das artilleristische Winkelmaß 210 

6.1.2. Richtarten 211 

6.2. Die Zieleinrichtungen 212 

6.2.1. Schwingender und waagerechter Seitenvorhalte- 
richtkreis 214 

6.2.2. Die Schildzapfenverkantung und die dabei entste- 
henden Richtfehler 215 

6.2.3. Das Horizontieren 219 

6.2.4. Die „toten Räume" und die Grenzen der Flugab- 
wehr 220 

6.3. Die Mittel zum Zielen und Richten 222 

6.3.1. Optische und mechanische I nstrumente u nd Geräte; 
Visiere für die Feld- und Panzerartillerie 222 

6.3.1.1. Die optischen Mittel der Aufklärung 222 

6.3.1.2. Diemechanischen Richtmittel 223 

6.3.2. Feuerleitgeräte für die Feld- und Panzerartillerie . . . 224 

6.3.3. Visiere und Feuerleitgeräte der Fla-Rohrwaffen ...225 

6.3.3.1. Fla-Visiere 225 

6.3.3.2. Feuerleitgeräte für die Rohrwaffen-Fla 228 

6.3.4. Moderne Techniken für das Beobachten und Zielen 231 

6.3.4.1. Die Radartechnik 231 

6.3.4.2. Die Fernsehtechnik 232 

6.3.4.3. Die Nachtsichttechnik 233 

6.3.4.3.1. Die aktive Infrarottechnik 233 

6.3.4.3.2. Passive Bildverstärker und Schwachlicht-Fernsehan- 
lagen (LLLTV) 234 

6.3 4.4. Die Wärmebildtechnik 235 

6.3.4.5 Die Lasertechnik 236 

6.4. Das Stabilisieren 237 

6.4.1. Das Stabilisieren auf Schiffen 237 

6.4.2. Das Stabilisieren im Panzer 238 

6.5. Übungsgeräte 239 



7. Automatische Schußwaffen 242 

F. Flanhardt und K. Harbrecht 

7.1. Einteilung der automatischen Schußwaffen 242 

7.2. Funktionsvorgänge an einer automatischen Waffe . . 245 

7.3. Beispiele automatischer Schußwaffen und deren 
Funktionsablauf 248 

7.4. Wichtige Bau- und Funktionsgruppen automatischer 
Waffen 259 

7.5. Leistungsbetrachtungen 264 



X 



7.6. Lagerung automatischer Waffen; Rücklauf- und Vor- 
holeinrichtungen 266 

7.7. Elektronisches Kadenz- und Rhythmussteuergerät 
IKARUS 268 



8. Geschütze 270 
F. Horn 

8.1. Geschützrohre 271 

8.1.1. Rohre 290 

8.1.1.1. Voltrohre 290 

8.1.1.2. Mehrlagenrohre 293 

8.1.1.3. Vollrohre mit Autofrettage 295 

8.1.1.4. Rohre mit auswechselbaren Futterrohren 297 

8.1.1.5. Auswechselbare Rohre 298 

8.1.1.6. Fertigung der Rohre 299 

8.1.2. Verschlusse 300 

8.1.2.1. Feste Rohrböden 301 

8.1.2.2. Keilverschlüsse 301 

8.1.2.3. Schraubverschlüsse 306 

8.1.2.4. Bodenverschluß 309 

8.1.2.5. Liderungen 310 

8.1.2.6. Abfeuerungen 315 

8.1.2.7. Hulsenauswerfer 318 

8.1.3. Mündungsbremsen 319 

8.1.4. Rauchabsauger 319 

8.1.5. Wärmeschutzhullen 320 

8.1.6. Berechnung der Geschützrohre 320 

D. Böder 

8.1.6.1. Berechnung der Vollrohre ohne Autofrettage 322 

8.1.6.2. Berechnung der Vollrohre mit Autofrettage 326 

8.1.6.3. Berechnung der Keilverschlüsse 330 

8.1.7. Lebensdauer der Geschützrohre 332 

D Böder 

8.1.7.1. Verschleißlebensdauer 332 

8.1.7.2. Ermüdungslebensdauer 334 

8.1.8. Geschützrohrwerkstoffe u nd deren Prüfung 335 

D. Böder 

8.1.8.1. Werkstoffe 335 

8.1.8.2. Werkstoffprüfung 336 

8.2. Lafetten 337 

8.2.1. Lagerung der Geschützrohre und Aufnahme der 

Kräfte beim Schuß 337 

8.2.1.1. Kräfte und Kräfteverlauf beim Schuß 338 

8.2.1.2. Richtlinien zur Vermeidung zusätzlicher, schädli- 
cher Kräfte und Drehmomente 340 



XI 



8.2.1.3. Rohrwiegen 341 

8.2.1.4. Rohrbremsen und Rohrvorholer 343 

8.2.2. Richten, Stabilisieren und Horizontieren 347 

8.2.2.1. Richtachsen, Geschützhöhenrichtteil, -seitenrichtteil 

ynd -verkantungsteil 348 

8.2.2.2. Oberlafette und Verkantungsträger 349 

8.2.2.3. Ausgleicher 353 

8.2.2.4. Richtmaschinen 356 

8.2.2.5. Stabilisierung 358 

8.2.2.6. Horizontierung 359 

8.2.2.7. Rieht- und Schußbereichbegrenzung 360 

8.2.3. Geschutzunterteil und Fahrbarmachung 362 

8.2.3.1. Räderlafetten 363 

8.2.3.2. Selbstfahrlafetten und Panzer 366 

8.2.3.3. Ortsfeste Lafettierungen 367 

8.2.4. Sonderlafettierungen 367 

8.2.5. Panzerung und ABC-Schutz 369 

8.2.5.1. Schutz durch Panzerungen an Fahrzeugen und 
Lafetten 369 

8.2.5.2. Schutz gegen ABC-Kampfstoffe 371 

8.3. Ladeeinrichtungen 371 

8.3.1. Vollautomatische Ladeeinrichtungen 372 

8.3.2. Automatische Ladeeinrichtungen 376 

8.3.3. Teilautomatische Ladeeinrichtungen 377 

9. Geschützmechanik 379 

5. v. Boutteville 

9.1. Begriff der Geschutzmechanik 379 

9.2. Verwendete Bezeichnungen 379 

9.3. Ei nige wichtige Grundregeln der Mechanik 381 

9.4. Grundsätzliche Verfahren für den Abschuß eines 
Geschosses 383 

9.5. Belastung des Rohres beim Schuß 384 

9.5.1. Kräfte am glatten Rohr für flügelstabilisierte Ge- 
schosse 386 

9.5.2. Kräfte am gezogenen Rohr für drallstabilisierte 
Geschosse 386 

9.6. Belastung der Lafette beim Schuß 390 

9.6.1. Arten der Rohrlagerung 390 

9.6.2. Bewegu ngsverhältnisse bei freiem Rucklauf 392 

9.6.3. Erforderliche Bremskraft bei anfänglich freiem 
Rücklauf 397 

9.6.4. Einfluß einer Anfangsbremsung auf den Rohrruck- 
lauf 400 

9.6.5. Lafettenbelastung bei federnder Rohrlagerung .... 406 

9.6.6. Starre Lagerung des Rohres 411 

9.7. Wirkung einer Mundungsbremse 413 

9.7.1. Grundsätzliche Wirkungsweise 413 



XII 



9.7.2. Impulsgrößen 415 

9.7.3. Kennwerte 416 

9.7.4. Beziehungen zwischen den Kennwerten 418 

9.7.5. Messung der Kennwerte 422 

9.7.6. Belastung der Mundungs bremse 424 

9.8. Erforderliche Bremskraft mit Mundungsbremse .... 425 

9.9. Kräfte am Geschütz mit Rohrrücklauf 429 

9.9.1. Kräfte an den rücklaufenden Teilen beim Schuß . 430 

9.9.2. Kräfte am System Rohr-Rohrwiege 432 

9.9.3. Kräfte am gesamten Geschütz 434 

9.10. Standfestigkeit des Geschützes beim Schuß 435 

9.10.1. Standfestigkeit von Rädergeschützen 435 

9.10.2. Standfestigkeit von Selbstfahrlafetten und Kampf- 
panzern 437 

9.11. Berechnungen zur Rücklaufeinrichtung 440 

9.11.1. Aufbau der Bremskraft im Kraft-Weg -Diagramm . . . 440 

9.11.2. Die Flussigkeitsbremskraft 441 

9.11.3. Die Vorholerkraft 445 

9.12. Grundsätzlicher Aufbau üblicher Rohrbremsen .... 448 

9.13. Einige besondere Probleme bei hydraulischen 
Bremsen 450 

9.13.1. Entstehung eines Vakuums 450 

9.13.2. Einfluß der Erwärmung 451 

9.13.3. Verhalten einer Luftblase im Druckraum einer 
Rohrbremse 454 

10. Geschütz- und Geschützturm-Prüfstände 456 

F. Horn und D. Böder 

10.1. Dynamische Geschützprüfstände 456 

10.1.1. Ortsfester Baugruppenprufstand 456 

10.1.2. Fahrbarer Geschutzprufstand 458 

10.2. Schlingerstände für Schiffsgeschütze und Feuerleit- 
anlagen 458 

10.3. Ortsfeste Bewegungsplattform für Kampfpanzer- 
turme 460 

10.4. Ruck lauf meßstand 461 

10.5. Prüfstände für Waffenanlagen 462 

11. Munition 464 

R. Romer 

11.1. Munitionsaufbau 464 

11.2. Geschosse 465 

11-2.1. Geschosse für Handfeuerwaffen und Maschinen- 
gewehre 466 

11.2.2. Sprenggeschosse 467 

11.2.3. Panzerbrechende Geschosse 470 



XIII 



11.2.3.1. Kaliberflleiche Wuchtgeschosse 470 

11.2.3.2. Unterkalibrige Wuchtgeschosse (Treibkäfig- 
geschosse) 472 

11.2.3.3. Hohlladungsgeschosse 474 

11.2.3.3.1. Flügelstabilisierte Hohlladungsgeschosse 475 

11.2.3.3.2. Drallstabilisierte Hohlladungsgeschosse 479 

11.2.3.4. Quetschkopfgeschosse 481 

11.2.3.5. Flanschgeschosse für konische Rohre 482 

11.2.4. Pfeilgeschosse 483 

11.2.4.1. Das Röchlinggeschoß 484 

11.2.4.2. Das Peenemünder Pfeilgeschoß 485 

11.2.4.3. Das Rheinmetall-Ferngeschoß 486 

112.5. Überkalibergeschosse 487 

11.2.6. Nachbeschleunigte Geschosse 488 

11.2.7. Trägergeschosse 490 

11.2.8. Sondergeschosse 491 

11.3. Die Treibladungshülse 494 

11.3.1. Fertigung von Treibladungshülsen 495 

11.4. Munitionsarten 498 

11.4.1. Munition für Handfeuerwaffen und Maschinenge- 
wehre 499 

11.4.2. Mu nition für Maschinenkanonen 501 

11.4.3. Panzermunition 506 

11.4.3.1. Das Durchschlagsverhalten von Panzergeschossen .. 511 

11.4.4. Artilleriemunition 513 

11.4.4.1. Munition für Kanonen und Haubitzen 514 

11.4.5. Granatwerfermunition (Mörsermunition) 517 

11.4.6. Übungsmunition 518 

11.4.6.1. Manövermunition 519 

11.4.6.2. Exerziermunition 521 

11.4.7. Handgranaten und Abwu rf munition 522 

11.5. Die Beanspruchung der Geschosse beim Abschuß . 523 
J. Prochnow 

11.5.1. Der Drall und die Führungsbänder 523 

11.5.1.1. Die Leistenkraft 527 

11.5.1.2. Flächenpressung und Reibungsarbeit der Führungs- 
bänder 529 

11.5.1.3. Die Drehzahl der Geschosse 531 

11.5.2. Die Beanspruchung der Geschoßhullen beim Ab- 
schuß 531 

12. Raketen 537 

R. Germershausen 

12.1. Aufbau der Raketen 539 

12.2. Ungelenkte Raketen 541 

12.3. Gelenkte Raketen 543 

12.4. Gefechtsköpfe 547 

12.5. Raketenwerfer 548 

12.6. Daten bekannter Raketenwaffen 549 

XIV 



13. Zünder 556 

G. Backstein und H. -D. Harnau 

13.1. Sicherheitstechnische und taktische Forderungen .. 556 

13.2. Wirkteilzünder 557 

13.2.1. Arten von Wirkteilzündern 557 

13.2.2. Zünderbaugruppen 561 

13.2.2.1. Energiequellen und Energiespeicher 561 

13.2.2.2. Sicherungssysteme 565 

13.2.2.3. Schaltglieder 571 

13.2.2.4. Zundmittel 575 

13.2.3. Konstruktionsbeispiele 578 

13.3. Treibladungsanzünder 583 



14. Ballistische und waffentechnische Meßverfahren 586 

P. Bettermann und F. Mayer 

14.1. Zeitmessung, Registrierung und Auswertung 586 

14.1.1. Zeitmeßgeräte 537 

14.1.2. Registriergeräte 537 

14.1.3. Abbildende Geräte für Kurzzeitvorgänge 589 

14.2. Messungen zur inneren Ballistik 5g0 

14.2.1. Messen des Höchstgasdruckes 590 

14.2.2. Messen des Gasdruckverlaufs 592 

14.3. Messungen zur äußeren Ballistik 594 

14.3.1. Messen der Geschoßgeschwindigkeit 594 

14.3.2. Vermessen der Flugbahn 598 

14.4. Messungen zur Abgangsballistik 604 

14.4.1. Messen der Rohrbiegeschwingungen und der Rohr- 
ablage 604 

14.4.2. Messen des Knalldruckes 606 

14.5. Messungen zur Endballistik 608 

14.5.1. Vermessen des Treffbildes 608 

14.5.2. Messen der Durchschlagsleistung 611 

14.5.3. Messen der Splitterwirkung 611 

14.6. Waffentechnische Messungen 611 

14.6.1. Messen der Kadenz 612 

14.6.2. Messen der Rohrtemperatur 613 

14.6.3. Messen von Bewegungsvorgängen 613 

14.6.4. Messen von Materialbeanspruchungen 618 

14.6.5. Messen von RückStoßkräften 619 

14.7. Kurzzeitfotografie 620 

14.7.1. Zeitlupenkameras 620 

14.7.2. Kompensationskameras 623 

14.7.3. Funkenblitzgeräte 627 

14.7.4. Röntgenblitzgeräte 628 



XV 



15. Tabellen 631 

E. Melchior 

15.1. Mathematische Beziehungen und Tabellen 631 

15.1.1. Die Zahlen TT und e 631 

15.1.2. Winkelfunktionen 631 

15.1.3. Logarithmen 645 

15.1.4. Exponentialfunktion 647 

15.1.5. Die reziproken Werte der Zahlen 1 bis 100 649 

1 5* 1 .6. Die ersten 8 Potenzen der Zahlen 1 bis 20 649 

15 2. Größen und Einheiten, Einheitensysteme 650 

15.2.1. Das Internationale Einheitensystem 651 

15.2.2. Das Technische Einheitensystem 651 

15.2.3. Gesetz über Einheiten im Meßwesen 652 

15^2.3.1. Wichtige gesetzliche abgeleitete Einheiten 653 

15.2.3.2. Übergangsvorschriften 653 

15.2.4. Wichtige angelsächsische Einheiten 654 

15.2.5. Härtemaße 656 

15.3. Umrechnungstabellen 659 

15.3.1. Energieeinheiten 659 

15.3.2. Leistungseinheiten 659 

15.3.3 Druckeinheiten 659 

15.3.4. Temperaturgrade 660 

15.3.5. Angelsächsische Einheiten 661 

15 4 Begriffe und Symbole der inneren Ballistik; Dimen- 
sionen im Internationalen (m kg s) und im Techni- 
schen (m kp s) Einheitensystem 665 

15.5. Verschiedenes 667 

15.5.1. Chemische Elemente 667 

15.5.2. Griechisches Alphabet 669 



16. Stichwortverzeichnis 671 



XVI 



RHEINMETALL 

ein Unternehmen der Wehrtechnik 



Das Haus Rheinmetall kann inzwischen auf eine mehr als 85jährige Tra- 
dition im Waffenbau zurückblicken. Den Angehörigen der Bundeswehr 
und den NATO-Partnern ist das Unternehmen durch eine Reihe neuzeit- 
licher Waffenentwicklungen bekannt; überhaupt hat Rheinmetall sich 
seit seiner Gründung mit waffentechnischen Entwicklungen befaßt, die 
zum Teil richtungweisend waren. 

Es wird hier ein kurzer Rückblick auf die Geschichte unseres Hauses 
und ein Überblick über unser Produktionsprogramm gegeben. 

Rheinmetall wurde am 7. Mai 1889 als ..Rheinische Metallwaaren- und 
Maschinenfabrik Akt. -Ges." in Düsseldorf gegründet. Anlaß war die Um- 
bewaffnung der deutschen Armee mit dem Infanterie-Mantelgeschoß 
M 88. Mit dem Aufbau und der Leitung des Betriebes wurde Heinrich 
Ehrhardt betraut, der in der Folge die Geschicke der Firma über 30 Jah- 
re lenkte und sie - nicht zuletzt aufgrund eigener, bahnbrechender waf- 
fentechnischer Entwicklungen — zu einem weltweit anerkannten Unter- 
nehmen der Waffentechnik ausbaute. Wichtige Schritte auf diesem Wege 
waren: 1892 Erwerb eines Schmiedewerkes in Düsseldorf-Rath und des- 
sen Ausbau zu einem mit der Zeit weit über den Eigenbedarf hinausge- 
henden Stahlwerk; 1899 Übernahme der ,, Zündhütchen- und Gewehrfa 
brik Nikolaus Dreyse" in Sömmerda und Ausbau zur Zünderfabrik mit 
späterer Erweiterung für die Herstellung von Visieren, Infanteriewaffen 
und Maschinengewehren; ebenfalls 1899 Erwerb des Schießplatzes Un- 
terlüß. 




Bild 1 . Der Querschnitt eines quadratischen Stahlblocks in der 

zylindrischen Matrize wurde zum RheinmetallZeichen. 

Entwicklung und Aufstieg der Firma beruhten in der Hauptsache auf 
dem von Heinrich Ehrhardt entwickelten Preß- und Ziehverfahren zur 
Herstellung nahtloser Hohlkörper, das als wichtige Erfindung in die Ge- 
schichte der Technik eingegangen ist. Das Verfahren basiert darauf, ei- 
nen glühenden Vierkantstahlblock in einer zylindrischen Matrize mittels 
eines runden Dorns zu lochen und den entstandenen Preßling durch 
Warmziehen zu längen, so daß nahtlose Hohlkörper (Geschoßhüllen) 
und Stahlrohre entstehen (s. Bild 1). 



XVII 



Im Jahre 1898 baute Ehrhardt das erste felddiensttaugliche Rohrrück- 
laufgeschütz der Welt, eine 7,5-cm-Feldkanone. Diese nach kostspieli- 
gen Ve r suchen und langwierigen Auseinandersetzungen mit voreinge- 
nommenen Gegenspielern durchgesetzte Erfindung wurde, nachdem 
das Ausland mit ersten Bestellungen Schrittmacherdienste geleistet hat- 
te, in wenigen Jahren bei den Artillerien der ganzen Welt — bei der 
deutschen Armee von 1904 an • eingeführt. 




Bild 2. Heinrich Ehrhardt, Gründer der „Rheinischen Metall- 

waaren- und Maschinenfabrik Akt. -Ges.", später „Rhein- 
metall", und Erfinder des ersten felddiensttauglichen 
Rohrrücklaufgeschützes der Welt, an der 7,5-cm-Feld- 
kanone (1900). 

Im Ersten Weltkrieg versorgte Rheinmetall Heer, Marine und Luftwaffe 
mit Geschützen jeglicher Art wie Kanonen, Haubitzen, Mörser, Minen- 
werfer, Pak, Flak, Schiffs-, U-Boots- und Flugzeuggeschutze sowie In- 
fanteriewaffen einschließlich aller Munition. Nach der Demontage aller 
für die Herstellung von Kriegsmaterial gebrauchten Maschinen und Ein- 
richtungen lief bereits 1920 eine weitgestreute Zivilproduktion mit dem 
Bau von Lokomotiven, Waggons, Dampfpflügen und anderen landwirt- 
schaftlichen Maschinen, Bergwerks- und Huttenmaschinen an; im Werk 
Sömmerda wurde die Fertigung von Büromaschinen und Kraftfahrzeug- 
teilen (Kardanwellen) aufgezogen und bis zum Zweiten Weltkrieg er- 
folgreich fortgeführt. 

Erst nach 1925 wurde durch die alliierte Kontrollkommission wieder 
eine waffentechnische Entwicklung genehmigt. Nach dem Bau einer 
7,5-cm-Feldkanone folgte die Entwicklung der 1 5-cm-Dnllingstürme 
der fünf Kreuzer der K-Klasse sowie eines Feuerleitgerätes als Vorläufer 
der späteren Flak-Kommandogeräte. 



XVIII 



Im Jahre 1933 wurde die Firma A. Borsig in Berlin-Tegel mit ihrem um- 
fangreichen Maschinenbauprogramm übernommen, und ab 1936 führte 
das Unternehmen den Namen Rheinmetall-Borsig AG. 

Waffentechnische Entwicklungen und Fertigungen jener Zeit bis zum 
Ende des Zweiten Weltkrieges waren Waffen jeglicher Art für die drei 
Wehrmachtsteile einschließlich der Munition, u.a. Panzer, schwere Mör- 
ser (s. Bild 3) und Raketen. 




Bild 3. 60-cm-Mörser „Karl", das bis heute dem Kaliber nach 

größte als komplette Einheit ver lastbare Geschütz der 
Welt. 1937 Beginn der Entwicklung bei Rheinmetall; 
Fronteinsatz bei den Angriffen auf Brest Litowsk 1941 
und Sewastopol 1942. 



Neben der Entwicklung und Fertigung des Mörsers „Karl" (oder 
„Thor", wie ihn die Truppe nannte) einschließlich seiner 54-cm- und 
60-cm-Granaten wurde bereits die Entwicklung ferngesteuerter Boden/ 
Boden-Flugkörper betrieben. Die , .Rheintochter" war eine zweistufige 
Flüssigkeitsrakete mit 40 km Reichweite, die vierstufige Feststoffrakete 
„Rheinbote" hatte eine Reichweite von 250 km. Die ferngesteuerte 
Fallbombe „Fritz X" trug eine Sprengladung von 350 kg Gewicht ins 
Ziel. 

Die vorhandenen Produktionsstätten wurden vergrößert und neue Wer- 
ke hinzuerworben: Berlin-Marienfelde, Alkett, Apolda, Guben und 
Breslau. 

Das Jahr 1945 brachte die völlige Zerstörung und Demontage aller Pro- 
duktionsstätten einschließlich des Schießplatzes Unterlüß. 



XIX 



Im Gegensatz zu vielen anderen Firmen konnte Rheinmetall nicht so- 
fort an einen Wiederaufbau denken; über Jahre hinaus legte ein Pro- 
duktionsverbot die Werke still. Erst im Herbst 1956 erhielten Teilbe- 
triebe der alten Firma erstmals wieder eine Produktionsgenehmigung, 
und es konnte nach und nach mit dem Aufbau der bis auf zwei Gebäu- 
de noch in Schutt und Asche liegenden Anlagen begonnen werden. 
Vorausgegangen war unter der Holding Rheinmetall-Borsig AG die Ver- 
selbständigung der beiden großen Fabrikationsstätten Rheinmetall Düs- 
seldorf und Borsig Berlin als juristisch selbständige Aktiengesellschaf- 
ten. Erst als im Zuge der Reprivatisierung die Übernahme der Aktien- 
mehrheit der Berliner Holding, der Rheinmetall-Borsig AG, durch die 
Röchling'sche Eisen- und Stahlwerke GmbH in Völklingen/Saar erfolg- 
te, begann der wirkliche Wiederaufbau in Düsseldorf. Das einstige 
Stammwerk wurde damit wieder zum Kern des Unternehmens. 1956 
begann auch die Entwicklung von Waffen und Gerät für die Bundes- 
wehr und andere NATO-Streitkräfte. 

Zunächst einmal mußten die Grundlagen für die Wiedereinrichtung ei- 
ner Waffenkonstruktion und -fertigung geschaffen werden. Konstruk- 
teure und Facharbeiter waren kaum noch vorhanden. Langsam erst ge- 
lang es, aus zurückgekehrten ehemaligen Mitarbeitern wieder eine Kern- 
mannschaft zu bilden, mit der die nötigen Grundlagen der neuen Waf- 
fenfertigung gelegt werden konnten. Bereits im Januar 1958 begann ter- 
mingerecht die Auslieferung des Maschinengewehrs MG 1, einer auf das 
NATO-Kaliber 7,62 mm modifizierten Version der aus der Zeit vor dem 
Zweiten Weltkrieg stammenden, laufend verbesserten Konstruktion des 
MG 42. Es folgte die Serienfertigung der 20-mm-Maschinenkanone MK 
20—1 (Lizenzbau der Hispano Suiza HS 820) und des automatischen 
Gewehrs G 3. 




Bild 4. 



Das MG 3 als Nachfolger des MG 42 ist heute in der 
Bundeswehr und einigen NATO-Staaten eingeführt. 



XX 



Rheinmetall ist heute einer der wesentlichen Partner der Bundesrepu- 
blik und der NATO bei der Entwicklung und Herstellung von Waffensy- 
stemen und Munition. Zum Bereich Wehrtechnik, der von der Rheinme- 
tall GmbH repräsentiert wird, gehören auch die Firmen Rheinmetall- 
Industrietechnik GmbH in Düsseldorf, die sich mit der Produktionsan- 
lagenplanung beschäftigt, die Nico-Pyrotechnik in Trittau, die unter an- 
derem Leucht- und Signalmittel, Manöver- und Darstellungsmittel, 
Farbrauche, Nebelerzeuger und Tränengaserzeugermittel herstellt, und 
NWM de Kruithoorn B.V. in 's Hertogenbosch (Holland). 

Voraussetzung für die erfolgreiche Bearbeitung wehrtechnischer Proble- 
me ist eine zukunftsorientierte Forschung und Entwicklung, die durch 
ein Management ergänzt wird, das mit modernen Methoden, entspre- 
chenden Hilfsmitteln und Planungstechniken Projektabläufe vorbe- 
stimmt, steuert und überwacht. 

Waffen sind heute vielfach komplexe Systeme, die zwecks kostenmäßig 
und technisch optimaler Lösungen einer ,, Systemführung" bedürfen. 
Die Fertigung muß auf die Produktion kompletter Waffensysteme sowie 
die Serienherstellung von Einzelteilen eingerichtet sein. Nicht zuletzt 
gehört dazu eine Versuchs- und Erprobungsstelle, wie sie Rheinmetall 
in Unterlüß in der Lüneburger Heide besitzt. Diese größte in Firmenbe- 
sitz befindliche Anlage der Bundesrepublik verfügt über einen Schieß- 
platz von nominal 15 km Länge bei rund 4 km Breite, der jedoch von 
Außenfeuerstellungen aus Schußweiten von 35 km zuläßt. Die Ausrü- 
stung mit modernsten ballistischen und schießtechnischen Einrichtun- 
gen ist teilweise von der Firma selbst entwickelt worden. 

In direkter Nachbarschaft zum Schießplatz befindet sich eine modern 
eingerichtete Munitionsanstalt, in der Munition im Kaliberbereich von 
20 bis 203 mm laboriert wird. 



Derzeitige Schwerpunkte des wehrtechnischen 
Programms 

Maschinengewehr MG 3 

Das bei der Deutschen Bundeswehr eingeführte Maschinengewehr MG 3 
(Bild 4; Kai. 7,62 mm, Kadenz 700 bis 1300 Schuß/min), eine Weiter- 
entwicklung des Maschinengewehrs MG 42, ist bei allen Truppenteilen 
im Einsatz. Es findet auch als Blenden-MG, Fla-MG und Bug-MG Ver- 
wendung. 

Unter der werksinternen Bezeichnung MG 3e hat Rheinmetall eine ge- 
wichtserleichterte Version des MG 3 entwickelt. Durch Wahl anderer 
Werkstoffe und gezielte Materialeinsparungen ist es gelungen, das MG 3 



XXI 



um 2,2 kg im Gewicht zu erleichtern unter Beibehaltung der bisherigen 
Funktion, Treff leistung und Handhabung. Die Austauschbarkeit der 
Baugruppen und lösbaren Einzelteile mit den entsprechenden MG 3 
Gruppen bzw. -Teilen ist gewährleistet. 

Maschinenkanone MK 20 Rh 202 

Die MK 20 Rh 202, eine von Rheinmetall entwickelte und gefertigte 
Maschinenkanone, ist in der Deutschen Bundeswehr eingeführt und fin- 
det in den verschiedensten Lafettierungen Verwendung als Tiefflieger 
abwehrwaffe und zur Erdzielbekämpfung (Bild 5). 

Die Kanone ist als starrverriegelnder Gasdrucklader konstruiert. Ihre 
wesentlichen Vorteile liegen in der kurzen Bauart, der ballistischen Lei- 
stung, der Funktionssicherheit, auch unter extremen Bedingungen, und 
den niedrigen Rückstoßkräften. 




Bild 5. Maschinenkanone MK 20 Rh 202. 

XXII 



Die Munitionszuführung erfolgt über einen Gurtzuführer, der von der 
Maschinenkanone getrennt in einem abklappbaren Rahmen der Lafette 
fest eingelagert ist. Zur Waffe gehören zwei wahlweise einsetzbare Gurt 
zuführen ein Zweiweggurtzuführer mit schnellem Munitionswechsel 
und ein Dreiweggurtzuführer. 

Die durch die Gurtzuführer gegebenen Variationsmöglichkeiten machen 
die MK 20 Rh 202 zu einer für die Tieffliegerabwehr und gegen Erdziele 
gleichermaßen geeigneten Waffe. 

Die MK 20 Rh 202 läßt sich wegen ihrer kurzen Bauart, der Trennung 
des Gurtzuführers von der Kanone und der geringen Rückstoßkräfte für 
ein breites Spektrum von Waffenträgern und taktischen Aufgaben ein- 
setzen. 

Die Maschinenkanone verschießt Munition vom Kaliber 20 mm x 139 
mit Mündungsgeschwindigkeiten von rund 1 100 m/s und einer Feuerfol- 
ge von 800 — 1000 Schuß/min; die Kampfentfernung beträgt bis zu 
2000 m. 



MK 20 Rh 202 in Feldkanone 20 mm FK 20-2 

Die Feldkanone 20 mm FK 20-2 besitzt eine MK 20 Rh 202 mit Drei- 
weg-Gurtzuführer und Erdziel -Fla-Visier (Bild 6). 




Bild 6. 



Maschinenkanone MK 20 Rh 202 in FK 20-2. 



XXIII 



MK 20 Rh 202 auf Bordlafette 

Mit einer von der Firma Wegmann, Kassel, gebauten Bordlafette ist die 
MK 20 Rh 202 als Haupt- oder Nebenwaffe auf Schiffen oder im sta- 
tionären Einsatz zum Schutz von Marinestützpunkten vorgesehen 
(Bild 7). 




Bild 7. Maschinenkanone MK 20 Rh 202 auf Bord/afette. 



MK 20 Rh 202 in Flak 20 mm Zwilling 

Die von Rheinmetall entwickelte Flak 20 mm Zwilling (Bild 8) ist bei 
der Deutschen Bundeswehr eingeführt. Feuerleitanlage, Rundum- 
schwenkbereich, Rohrerhöhung von — 5° bis + 83° und eine Schußlei- 
stung von etwa 2000 Schuß je Minute befähigen das Waffensystem zur 
wirksamen Bekämpfung von Tieffliegern und zum Erdkampfeinsatz. 
Das Einachsfahrgestell macht das System beweglich. 



XXIV 



Bild 8. Maschinenkanone MK 20 Rh 202 in Flak 20 mm Zwilling. 

MK 20 Rh 202 im Schützenpanzer Marder 

Der Schützenpanzer Marder ist mit einer MK 20 Rh 202 in Scheitella- 
fette als Hauptbewaffnung ausgerüstet (Bild 9). 




Bild 9. Maschinenkanone MK 20 Rh 202 im Schützenpanzer 

Marder. 

XXV 



MK 20 Rh 202 im gepanzerten Spähwagen UR 416 



Der gepanzerte Spähwagen UR 416 ist mit dem Rheinmetall-Einmann 
Panzerturm TF 20.15 ausgerüstet (Bild 10). 

Der TF 20.15 ist mit einer MK 20 Rh 202, wahlweise mit Dreiweg- 
und Zweiweg Gurtzuführung, bestückt. Er ist für Radfahrzeuge und 
leicht gepanzerte Kettenfahrzeuge geeignet, die als gepanzerte Spähwa- 
gen für Aufklärungszwecke und als Begleitschutzfahrzeuge zur Be- 
kämpfung von Erdzielen und von Luftzielen im Rahmen der Tiefflie- 
gerabwehr aller Truppen eingesetzt werden. 



Bild 10. MK 20 Rh 202 im gepanzerten Spähwagen UR 416 mit 
Rheinmetall-Einmann-Panzerturm TF 20. 15. 

MK 20 Rh 202 in Mannschaftstransportwagen MTW M 113 

Für den Mannschaftstransportwagen MTW M 113 ist ebenfalls der 
Rheinmetall-Einmann-Panzerturm TF 20.15 mit MK 20 Rh 202 mit 
Wechselgurtzuführer vorgesehen. 

MK 20 Rh 202 in Mannschaftstransportwagen M 113 C + R 

Für den Mannschaftstransportwagen M 113 C + R, der Aufklärungsver- 
sion des MTW M 113, hat Rheinmetall das Turmsystem TF 20.11 ent- 
wickelt, das als Einmannturm mit Zweiweg-Gurtzuführer trotz klein- 
ster Einbauabmessungen volle Rundumsicht gestattet. 

Auch hier dient die MK 20 Rh 202 als Hauptbewaffnung der Erd- und 
Luftzielbekämpfung. 




XXVI 



MK 20 Rh 202 auf Achtrad Spähpanzer 



Für den Achtrad-Spähpanzer hat Rheinmetall das Zweimann-Turm- 
system TS 7 mit einer MK 20 Rh 202 als Hauptbewaffnung entwickelt 
< Bild 11). 




Bildy}. Maschinenkanone MK 20 Rh 202 im Zweimann-Turm- 
system TS 7 des Achtrad-Spähpanzers. 



MK 20 Rh 202 als Hubschrauberbewaffnung 

Für Hubschrauber als Waffenträger hat Rheinmetall eine Lafette zur 
MK 20 Rh 202 entwickelt, die unter der Hubschrauberzelle angebracht 
und von dem Schützen aus dem Hubschrauber heraus fernbedient wird 
(Bild 12). 




Bild 1 2. Maschinenkanone MK 20 Rh 202 als Hubschrauber- 
bewaffnung. 

XXVII 



Ka no nenjagd pa nzer 

Die gesamte Waffenanlage des Kanonenjagdpanzers, bestehend aus einer 
90-mm-Bordkanone, einem Blenden-MG in Kugelblende und einem Fla- 
MG, wurde von Rheinmetall entwickelt, gefertigt und montiert (Bild 13). 




Bild 1 3. Kanonenjagdpanzer. 



Kampfpanzer Leopard 1 

Die Waffenanlage des Kampfpanzers Leopard für die 1 05-mm-Kanone 
und zwei MG wurde von Rheinmetall entwickelt. Im Rheinmetall-Werk 
Düsseldorf werden Einzelteile hergestellt sowie vollständige Panzertür- 
me montiert (Bilder 14 und 15). 




Bild 14. Kampfpanzer Leopard. 
XXVIII 



Bild 15. Montage des Turmes für den Kampfpanzer Leopard 1 im 
Rheinmetall Werk Düsseldorf. 

Für die 90-mm-Kanone des KJPz und die 105-mm-Kanone des Leopard 
hat Rheinmetall auch die entsprechende Übungs- und Leuchtmunition 
entwickelt. 



Panzerhaubitze M 109 G 

Die bei der Deutschen Bundeswehr eingeführte Panzerhaubitze M 109 G 
(Bild 16) konnte durch einen neuen, von Rheinmetall entwickelten Ver- 
schluß eine wesentlich höhere Schußfolge erreichen und damit in der 
Leistung erheblich gesteigert werden. Außerdem wurde für dieses Ge- 
schütz eine neue Zieleinrichtung entwickelt. Die Montage der komplet- 
ten Waffen anläge erfolgt bei Rheinmetall. 




Bild 16. Panzerhaubitze M 109 G. 



XXIX 



155 mm FH 70 



Die 1 55-mm-Feldhaubitze mit der dazugehörigen Munitionsfamilie ist 
eine trilaterale Entwicklung von England, Deutschland und Italien, an 
der Rheinmetall aufgrund der Entwicklung der höhenrichtbaren Teile 
(Kanone und Rücklaufsystem) und der Sondermunition wesentlich be- 
teiligt ist. 



155 mm PzH 70 

Ebenfalls wesentlich beteiligt ist Rheinmetall an der trilateralen Ent- 
wicklung der 155 mm Panzerhaubitze 70. Mit der PzH 70 läßt sich die 
im Zusammenhang mit der FH 70 entwickelte Munition verschießen. 

Neue Generation Panzerkanone 105 mm/120 mm 

Für die Folgegeneration des Leopard 1 hat Rheinmetall die Waffe und 
Munition im Kaliber 105 und 120 mm entwickelt (Bilder 17 und 18). 
Diese Entwicklung zeichnet sich durch ein glattes Rohr und flügelstabi- 
lisierte Munition aus. Das glatte 1 05-mm-Rohr eignet sich insbesondere 
für die Steigerung der Feuerkraft von eingeführten Panzern. 

Die 120-mm-Kanone stellt eine weit fortgeschrittene Waffe dar, die als 
Panzerbewaffnung für die 80er Jahre und wohl darüber hinaus anzuse- 
hen ist l ) . 




Bild 17. 120-mm-G/attrohrkanone Rheinmetall. 



1 ) Melier, R. : Die 120-mm-Glattrohrkanone von Rheinmetall. Internat. 
Wehrrevue (9) 1976, Nr. 4 (August), S. 619 — 624. 



XXX 



Bild 18. 120-mm-KE-Geschoß (Schlierenaufnahme). 



Raketen 

Das Entwicklungsteam der Rheinmetall ist auch auf dem Gebiet von 
nachbeschleunigten Geschossen und Raketen, insbesondere für die Pan- 
zerbekämpfung, tätig. 

Als Beispiel sei die Panzerabwehrwaffe ,, Hellebarde" erwähnt, eine Dü- 
senkanone von 75 mm Kaliber, die als Einbauwaffe leichtgepanzerter 
Fahrzeuge flugelstabilisierte Hohlladungsraketen bis auf Kampfentfer- 
nungen von 1000 m verschießt (Bild 19). Die konsequente Verfolgung 
des Prinzips der vollständigen Widerstandskompensation bei dieser Ent- 
wicklung führte zu einem Geschoß, das vollkommen unempfindlich ge- 
gen jede Art von Querwind ist. Die erzielten Treffbilder sind denen ei- 
ner guten Panzerkanone gleichzusetzen. 




XXXI 



Wehrtechnisches Produktionsprogramm 



Turm- und Waffenanlagen für Kampfpanzer und gepanzerte Fahrzeuge 
Panzerbordkanonen 

Panzerhaubitzen und Artilleriegeschütze 
Fla-Waffenanlagen 

Raketen und Raketenabschußsysteme 

Maschinenkanonen 

Infanteriewaffen 

Gefechts- und Übungsmunition 

Manöver- und Darstellungsmunition 

Treibladungsanzünder 

Elektrische Abfeuerungs- und Schußfolgesysteme 

Elektronische Meß- und Steuersysteme 

Ballistik -Meßsysteme 

Durchführung von Systemstudien 

Planung und Vertrieb von Produktionsanlagen 



XXXII 



1. Explosivstoffe 



1.1. Allgemeines 

Die Explosivstoffe nehmen als chemische Energieträger in der 
Wehrtechnik in Form von Treibstoffen zum Antrieb von Projektilen 
und als Sprengstoffe zur Erzeugung von Schäden im Ziel eine 
entscheidende Schlüsselposition ein, die eines geschichtlichen Rück- 
blickes wert ist. 

Nach dem Bekanntwerden des Schwarzpulvers in Europa (Beginn des 
13. Jahrhunderts n.Chr. aus China) und der ersten Anwendung für den 
Schuß aus der „Büchse" durch den historisch nicht mit Sicherheit zu 
belegenden Berthold Schwarz um 1300 vergingen mehrere Jahrhun- 
derte, bis in der Mitte des 19. Jh. weitere Stoffe entdeckt wurden, die 
neben den bis dahin einzigen Explosivstoff Schwarzpulver traten und 
ihn dann sehr bald in großem Umfang ersetzt haben. 

Vorläufer dieser Entwicklung waren BERTHOLLET, der 1788 
Versuche unternahm, den Salpeter im Schwarzpulver durch Kalium- 
chlorat zu ersetzen und das „schwarze" Knallsilber (Ag 3 N) entdeckte, 
HOWARD mit dem Knallquecksilber (1799) und BRUGNATELLI mit 
dem Knallsilber (CNOAg) im Jahre 1 802. 

Die modernen Explosivstoffe beruhen im wesentlichen auf der 
Nitrierung von Kohlenwasserstoffen unterschiedlichster Konstitution. 
Dieser Weg wurde begonnen mit dem Nitrobenzol (1834), dem 
Nitronaphthalin (1835) und der Pikrinsäure (1843); seine ersten 
entscheidenden Stationen waren, auf das gleiche Jahr 1846 
zusammenfallend, die Entdeckung des Nitroglycerins durch SOBRERO 
und der Schießbaumwolle durch SCHÖNBEIN. Es folgen die für den 
technischen Einsatz dieser Stoffe bedeutsamen Arbeiten von A. 
NOBEL: 1867 Gur-Dynamit (75% N itroglycerin/25% Kieselgur), 



1 



1875 Sprenggelatine (92% Nitroglycerin/8% Kollodiumwolle), 1888 das 
erste zweibasige Geschützpulver ..Ball istit" (Nitroglycerin/Nitrocellulo- 
se). 

Die Gelatinierung und definierte Formgebung der Nitrocellulose mit 
Hilfe von Lösungsmitteln wurde von REID und JOHNSON (1882), 
DUTTENHOFER (1884) und VIEILLE (1885) mit dem Poudre ,,B" 
bearbeitet. 

Im Jahre 1889 entwickelten ABEL und DEWAR das zweibasige „Cor- 
dite", welches gegenüber dem „Ballistit" von NOBEL energiereicher ist. 
Während die Herstellungsverfahren für ..Cordite" und Ballistit" mit 
Lösungsmitteln arbeiten, wurde 1909 in Deutschland ein lösungsmittel- 
freier Prozeß für zweibasige Pulver gefunden. 

Im Zweiten Weltkrieg wurden dann die „kalten" Pulver mit 
Digl ykoldin itrat und Nitroguanidin entwickelt, die mit dem Namen 
GALLWITZ verbunden sind. 

Bei den Sprengstoffen ist nach NOBELs Gur-Dynamit der Einsatz der 
Pikrinsäure als Füllung von Sprenggeschossen zu nennen, die nach 
STETTBACHER (1] auf TURPIN (1885) zurückgeht. Damit war der 
Beginn der „Brisanzartillerie" und der Bomben gesetzt. 

Um den Nachteil der Giftigkeit und der Bildung stoßempfindlicher 
Salze bei der Pikrinsäure zu vermeiden, griff man später auf das seit 
1863 bekannte Trinitrotoluol (TNT) zurück, das zu Beginn dieses 
Jahrhunderts im technischen Maßstab verfügbar wurde. 

1877 fand MERTENS das Tetryl, 1898 HENNING das Hexogen; das 
Patent zur Herstellung von Nitropenta stammt aus dem Jahre 1 91 2. 

Neben den am meisten verwendeten Sprengstoffen TNT und Hexogen 
gewinnt in den letzten Jahren das Oktogen wegen seines gegenüber dem 
Hexogen größeren Energieinhalts je Volumeneinheit an Bedeutung. 

Die Entdeckung der klassischen Explosivstoffe, deren Wirkung auf dem 
Freisetzen chemischer Energie beruht, hat also mit dem Beginn dieses 
Jahrhunderts einen gewissen Abschluß gefunden. 

Der Beginn einer neuen waffentechnischen „Ära", zumindest 
vergleichbar mit der ersten ballistischen Anwendung des Schwarzpulvers 
und den geschichtlichen Konsequenzen daraus, wurde gesetzt mit der 
Zündung der ersten Atombombe im Sommer 1945 in New Mexico, 
USA. Dieses technische Ereignis wurde ermöglicht durch die 
Forschungsarbeiten von zwei Generationen von Kernphysikern, als 
deren Vertreter RUTHER FORD mit der Entdeckung der ersten 
künstlichen Kernreaktion 1919 und O. HAHN und F. STRASSMANN 
mit dem bahnbrechenden Nachweis des Uranzerfalls durch Neutronen- 
bestrahlung (1938) genannt seien. 



2 



Betrachtet man die technische Entwicklung militärischen Gerätes seit 
1945, so ist unter dem Aspekt der Explosivstoffe festzustellen: 

Atomare und klassische Waffen bestehen nebeneinander. 

(Nach modernen strategischen Konzeptionen liegt hier eine bewußte 

Ergänzung vor.) 

Für den Antrieb auch von Trägern atomarer Gefechtsköpfe werden 
weiterhin chemische Treibstoffe verwendet. Selbst bei den großen 
Interkontinentalraketen wäre ein Atomreaktor als Quelle der 
Antriebsenergie heute noch nicht praktikabel. 

Die klassischen Explosivstoffe werden in ihren chemischen und 
physikalischen Eigenschaften intensiv erforscht und, soweit möglich, 
weiterentwickelt, um eine optimale Auslegung und Leistungssteige- 
rung neuer Waffen zu ermöglichen. 



Nach diesem kurzen historischen Überblick noch einige allgemeine 
Bemerkungen. 

Die Explosivstoffe zeichnen sich gegenüber den üblichen Brennstoffen 
wie Kohle, Erdölprodukten und Holz dadurch aus, daß sie den Oxidator 
bereits in gebundener Form enthalten. Daher ist die Energieabgabe je 
Masseneinheit (Explosionswärme) beim Explosivstoff mit rd. 5 • 10 3 kJ/ 
kg erheblich geringer als beim Brennstoff (43 10 3 kJ/kg für Benzin), 
der den Sauerstoff aus der Atmosphäre nimmt. Andererseits jedoch, 
und das ist die entscheidende Eigenschaft der Explosivstoffe, werden 
durch den chemisch gebundenen und feinstverteilten Sauerstoff unter 
Einschluß oder durch Selbstverdämmung sehr große Abbrandgeschwin- 
digkeiten erreicht, die kurzseitig zu extrem hohen Energiedichten 
(Drücken) führen. 

Hierzu hat STETTBACHER [1 | ein sehr instruktives Beispiel 
angegeben, das hier in modifizierter Form zitiert wird: 

Eine Masse von 2500 kg eines Sprengstoffes mit der Explosionswärme 
Q ex = 6700 kJ/kg detoniert in 500 ßs. Dabei wird eine Energie von 
2500 • 6700 = 16,75 ■ 10 6 kJ = 4650 kWh frei. Die Weltproduktion an 
Energie im Jahre 1966 betrug 3,5- 10 12 kWh. Damit könnte die 
Energie der betrachteten Ladung 7,53 -10 8 mal im Jahr erzeugt 
werden. Die von der Sprengladung abgegebene Leistung ist nun 
4650 x 3600 : 5 ■ 10" 4 = 3,35 - 10' 0 kW. Die gesamte Kraftwerks- 
kapazität der Welt belief sich bei 360 Betriebstagen zu 24 h auf 
4,05 ■ 10 8 kW, d.h., es wäre für die gleiche Leistungsabgabe wie bei der 
detonierenden Sprengstoffladung das 82,7fache der 1966 erzeugten 
Weltenergie Produktion erforderlich. 

Die Unterscheidung der Explosivstoffe in die beiden Hauptgruppen 
Treibstoffe und Sprengstoffe ist weniger grundsätzlicher Art; sie erfolgt 



3 



nach den Bereichen der Abbrandgeschwindigkeit, für welche die 
verschiedenen Verbindungen oder Gemenge sich vorzugsweise eignen. 
Als Geschützpulver verwendete Explosivstoffe setzen sich je nach 
Explosionswärme mit starker Druckabhängigkeit und linearen Abbrand- 
geschwindigkeiten von 10 bis 1000 mm/s (20 bar < p < 4000 bar) um. 
Die Detonationsgeschwindigkeiten von Sprengstoffen liegen bei 2 bis 
fast 9 km/s, also bis zu sechs Größenordnungen höher. 

Die exotherme Umsetzung der Explosivstoffe und Treibstoffe erfolgt 
durch chemische Reaktion, d.h. Änderungen im Zustand der 
Elektronenhülle der beteiligten Atome. Diese Zerfalls- bzw. Umset- 
zungsreaktionen laufen im aktivierten Zustand über Atome, Molekül- 
bruchstücke, Ionen und Radikale zu stabilen Endprodukten. 

Die maximalen Verbrennungswärmen chemischer Brennstoff-Oxidator- 
Mischungen für Geschoß- und Raketenantriebe liegen bei knapp 25000 
kJ/kg (Be+; 0 2 - BeO + 23950 kJ/kg; j H 2 + 1 F 2 ► HF + 13500 
kJ/kg. Die maximal überhaupt auftretende ,, chemische" Wärmetönung 
wäre die Rekombinationswärme des Wasserstoffmolekuls aus seinen 
Atomen 2 H - H a mit 216000 kJ/kg. Dieser Betrag ist die theoretische 
und praktische Grenze für die Energieabgabe bei chemischen Reaktio- 
nen |2],|3],(4 1. |5|. 



Die in einer atomaren (besser: nuklearen) Sprengladung freigesetzten 
Energien entstehen durch Vorgänge im Atomkern. Da die Wechsel- 
wirkungskräfte zwischen den Nukleonen (Elementarteilchen, die den 
Atomkern aufbauen) im Nahbereich wesentlich größer sind als die 
Coulomb-Kräfte zwischen der Elektronenhülle und dem Atomkern, hat 
die bei Kernreaktionen mögliche Wärmetönung so gigantisch hohe 
Werte. 

Exotherme Kernreaktionen sind der Zerfall von Kernen hoher 
Ordnungszahl (Uran-/P|utoniumbombe) und die Verschmelzung von 
Kernen niedriger Ordnungszahl (Wasserstoffbombe). Bei der Spaltung 
von Uran treten 7,1 ■ 10 10 kJ/kg und bei der Verschmelzung von 
1 T 3 + i D 2 ^ 2 He 4 + n gleich 34,3 • 10 10 kJ/kg auf (T = Tritium, D = 
Deuterium, He = Helium, n = Neutron) (4]. 

Der Energieinhalt von nuklearen Gefechtsköpfen wird als Äquivalenz- 
masse an TNT angegeben. Interkontinentalraketen tragen heute 
Gefechtsköpfe entsprechend etwa 50 Megatonnen TNT. 

Die nachfolgenden Abschnitte behandeln in den gebotenen Grenzen 
hinsichtlich der Ausführlichkeit die chemischen Explosivstoffe. Ein 
weiteres Eingehen auf die nuklearen Sprengladungen gehört nicht in 
den Rahmen dieses Taschenbuches, der durch die konventionelle 
Waffentechnik abgesteckt ist. Für weitere Einzelheiten zu den 
Nuklearwaffen, insbesondere deren Wirkung, wird auf das Buch ,,The 
Effects of Nuclear Weapons" 1 33 J verwiesen. 



4 



1.2. Einteilung explosiver Stoffe [6] [7] 



Explosive oder explosionsfähige Stoffe werden nach einem Vorschlag 
der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM), Berlin, gemäß dem in 
Bild 101 dargestellten Schema eingeteilt. 



3 

Stc 



Nicht alt Explosivstoff 
hergestailta Erzeugnisse 



Nicht als Explosiv 
sioff hargestalita 
Präparat« o. dgl. 



in, 



Pulvar 




(rauchschwi 





Sana 



Einhaitiich« 
Sprangstoffa 



Sprangstoff 



Bild 101. Ein Teilung der explosionsfähigen Stoffe. 
Die einzelnen Stoffgruppen und Untergruppen umfassen: 
Unter Sprengstoffe, Einheitliche Sprengstoffe 



a) Salpetersäureester : 



b) 
c) 
d) 
e) 



Nitrokörper 
Nitramin 
Nitrosamin 
Salze 



Nitroglycerin, Nitropenta, Nitromannit, 

Glykoldinitrat 

Pikrinsäure, Trinitrotoluol 

Hexogen, Oktogen 

Trimethylentrinitrosamin 

Ammoniumpikrat 



Unter Sprengstoffe, Sprengstoffmischungen 

Schwarzpulver 

Nitroglycerinsprengstoff 

Ammonsalpetersprengstoff 

Chloratsprengstoff 

Flüssigluftsprengstoff 

Unter Initialsprengstoffe 

Knallquecksilber 
Bleiazid 

Bleitrinitroresorcinat 
Diazodinitrophenol 
Silberfulminat 
Chlorat-Phosphor-Salz 



5 



Unter Pulver (rauchschwach) 

a) mit flüchtigem Lösungsmittel hergestellt: Nitrocellulosepulver 

b) ohne Lösungsmittel hergestellt (POL-Pulver): 
Nitroglycerin- oder Diglycolpulver 

c) POL-Pulver mit kristallinen Nitroverbindungen: 
Nitroguanidinpulver, Guanidinnitratpulver 

Unter Pyrotechnischen Sätzen 

Leucht- und Signalsätze 

Knallsätze 

Treibsätze 

Pfeifsätze 

Rauch-, Nebel- und Gassätze 
Blitzlichtsätze 

Zu den nicht als Explosivstoff hergestellten Erzeugnissen der 
chemischen Industrie gehören: 

Ammonsalpeter für Düngesalze — Nitrokörper, anorganische Nitrat- und 
Chloratmischungen für Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungs- 
mittel — Azonitril, Sulfohydrazide und Dinitrosopentamethylen- 
tetramin in Blähmitteln für die Kunststoff- und Gummiindustrie — 
Organisches Per- und Hydroperoxid als Polymerisationskatalysator in 
der Kunststoff industrie — Nitrokörper und Salpetersäureester für 
pharmazeutische Mittel — Azo- und Diazoverbindungen in Bleich- und 
Waschmitteln — Nitrocellulose für Nitrolack, Nitrofilm und Nitroseide 

— Explosive Gase wie Acetylen, Chlordioxid u.a. 

Nicht als Explosivstoff hergestellte Präparate und dgl. umfassen: 

Ammoniumbromat — Ammoniumchlorat — Ammoniumnitrit — 
Azidoamin-chromsalze - Ätherperoxid - Äthylenozonid — Bleibro- 
mat-bleiacetat — Bleitetraacetat — Calciumazid — Chlorheptoxid - 
Chlorstickstoff - Dijodacetylen - Halogenazide - Halogenisierte 
Kohlenwasserstoffe mit Alkali- oder Erdalkalimetallen - Hydrazinnitrat 

- Jodstickstoff - Knallgold - Knallplatin - Knallsilber Ag 3 N - 
Mangan he ptoxid - Metallpikrate - Metallsalze des Hydrazins — 
Natriumnitromethan - Organische Chlorate und Perchlorate - 
Perchlorsäure 100%ig - Quecksilberoxalat - Quecksilberoxinid - 
Schwefelstickstoff - Silberchlorat - Silberoxalat - Silberpersulfat - 
Strontiumazid — Zinkchlorat u.a. 



6 



Explosive Gegenstände 



I I 



Spf«r» 9 #n.tW» 



Pyotechn.scha 



Pyoi«chn.»ch« 
2ondm.il«! 



Bild 102. Einteilung der explosiven Gegenstände. 



Die Unterteilung der aus Explosivstoffen hergestellten Gegenstände ist 
in Bild 102 angegeben. Zu den einzelnen Gruppen zählen: 

Unter Sprengmittel 

a) Pulversprengmittel: Sprengpulver, Sprengsalpeter 

b) Brisante Gesteinsprengmittel: Dynam it, Sprenggelatine, Ammonit, 
Donarit, Ammon-Gelit, Cloratit, Oxyliquit 

c) Wettersprengmittel: Wetter-Nobelit, Wetter-Wasagit, Wetter- 
Detonit, Wetter-Westfalit, Wetter- Astral it, Wetter-Bicarbit, Wetter- 
Salit 

d) Brunnenpatronen: Trinitrotoluol-Hexogen (Trixogen), Ammon- 
Gelit, Triamin, Seismo-Gel it, Seismotolit 

Unter Zündmittel 

a) Sprengkräftige: Sprengkapseln, elektrische Zünder mit Spreng- 
kapsel, Sprengschnur 

b) Nicht sprengkräftige: Elektrische Zünder ohne Sprengkapsel, 
Pulverzündschnur und Anzünder. Anzündl itze, Anzündhütchen 



Außerdem: Sprengniete, Flobertmunition, Zündblättchen, Knallkorken, 
Knallziehbänder 

Unter Schießmittel 

Patronen für Handfeuerwaffen 

Patronen für Leucht- und Signalmunition 

Kartuschen für Schußapparate zu technischen Zwecken 

Raketen 



7 



Unter Pyrotechnische Gegenstände 

Feuer Werksspielwaren 

Kleinfeuerwerk 

Gartenfeuerwerk 

Pyrotechnische Gegenstände für technische Zwecke 
Großfeuerwerk 

Unter Pyrotechnische Zündmittel 

Stoppine, Zündschnur 

Unter Zündware 
Zündhölzer 



1.3. Pulver 

Wie in der Einleitung ausgeführt, dienen Pulver, also chemische 
Treibstoffe, zum Antrieb von Projektilen, die ihrerseits einen Wirkteil in 
das vorgesehene Ziel transportieren. Diese Projektile können vorliegen 
als Geschosse, die in einem Waffenrohr beschleunigt werden und dann 

— bedingt durch die Anfangsgeschwindigkeit nach Verlassen des Rohres 

— ohne Antrieb fliegen, oder als Raketen, die auf einem Teil oder der 
gesamten Länge der Flugbahn einen Antrieb erfahren. Bei den nachbe- 
schleunigten Geschossen liegt eine Kombination von Antrieb im Rohr 
und Raketenantrieb vor. 

Mit Hinblick auf Unterschiede in der chem ischen Zusammensetzung, auf 
teilweise andere Aggregatzustände und andere Herstellverfahren 
unterscheidet man zwischen Geschützpulvern und Raketentreibstoffen. 



1.3.1. Geschützpulver 
1.3.1.1. Nitrocellulosepulver 

Bei der Munition für Infanteriewaffen und für automatische Kanonen, 
aber auch für großkalibrige Waffen finden einbasige Pulver, die aus 
Nitrocellulose mit geringen Zusätzen bestehen, weite Anwendung. Diese 
Pulver werden als Nitrocellulose- oder Nc Pulver bezeichnet. 

Nitrocellulose ist ein Nitratester der Cellulose. Sie entsteht durch 
Einwirken von Nitriersäure (Salpetersäure und Schwefelsäure) auf 
Baumwolle oder Holzzellstoff. Die Bruttoformel lautet bei vollständiger 
Nitrierung 

|C 6 H 7 0 2 (ONO 2 ) 3 j n . 



8 



Der Grad der Nitrierung wird durch den Stickstoffgehalt angegeben. 
Aus der vorstehenden Bruttoformel ergäbe sich ein Stickstoffgehalt 
von 14,14%; praktisch erreicht wird ein Stickstoffgehalt von etwa 
1 3,4 %. Für die Pulverherstellung werden Schießbaumwolle mit 1 3,0 bis 
13,4% Stickstoff und Kollodiumwolle mit 12,0 bis 12,6% Stickstoff 
verwendet. 

Der Prozeß der Pulverherstellung [8] verläuft so, daß die Nitrocellulose 
zunächst mit einem flüchtigen Lösungsmittel, im allgemeinen einer 
Äther-Alkohol-Mischung, gelatiniert und das Gel dann zu Strängen der 
gewünschten Querschnittsgeometrie gepreßt wird. Die Stränge werden 
auf eine einheitliche Länge (z.B. als Röhren- oder Schnittpulver) 
geschnitten. Anschließend wird das Lösungsmittel verdampft; dabei 
tritt eine erhebliche Schrumpfung ein, so daß erst nach vollständigem 
Austritt des Lösungsmittels die endgültige Wandstärke vorliegt. Der 
Pulverstrang hat also beim Verlassen der Pulverpresse eine größere 
Wandstärke als nach dem Abschluß des Herstellungsprozesses, wonach 
erst die ballistisch effektive Wandstärke vorliegt. Daher gehört zur 
Bemessung der Preßmatrizen viel Erfahrung. 

Der Nitrocellulose werden Stabilisatoren wie Akardit oder Zentralst 
zugesetzt, die gleichzeitig die Gelatinierung fördern. Die Wirkung der 
Stabilisatoren beruht darauf, daß freiwerdende nitrose Gase, die 
autokatalytisch auf die Zersetzung wirken würden, gebunden werden. 

Zur Beeinflussung der linearen Abbrandgeschwindigkeit, um z.B. einen 
progressiven Abbrand zu erreichen, werden Nc-Pulver oberflächenbe- 
handelt. Die Oberflächenbehandlung besteht darin, daß man Substan- 
zen mit geringem Dampfdruck wie Arkadit, Zentralit, Diphenylamin, 
Dibutylphthalat oder Kampfer in das Pulverkorn eindiffundieren läßt. 
Diese Zusatzstoffe führen in den äußeren Schichten zu einer 
Reduzierung der Explosionswärme und damit der linearen Abbrand- 
geschwindigkeit. 

Um elektrostatische Aufladungen zu vermeiden und um das 
Schüttgewicht zu erhöhen, bringt man auf die Oberfläche von Nc-Pulvern 
Graphit auf. 



1 .3. 1 .2. Pulver ohne Lösungsmittel 

Bei Pulvern ohne Lösungsmittel (POL-Pulver) unterscheidet man 
zweibasige und dreibasige Pulver. 



1.3.1.2.1. Zweibasige Pulver 

Nitrocellulose läßt sich mit den wenig flüchtigen Flüssigkeiten 
Nitroglycerin und Diglykoldinitrat gelatinieren. 



9 



Die Strukturformel dieser Substanzen ist: 



CH, 

t 


- 0 - 


NO, 




CH 
1 


- 0 - 


N0 2 


1 Nitroglycerin 


CH 2 


- 0 - 


N0 2 





CH. - 0 - NO, 

I 

^ 0 l Diglykoldinitrat 

CH 2 ^ J 

CH 2 - 0 - N0 2 

Die Herstellung erfolgt bei Nitroglycerinpulvern in der Weise, daß die 
Nitrocellulose im Wasser aufgeschwemmt und dann das Nitroglycerin 
unter Rühren der Suspension zugegeben wird. Dabei wird das 
Nitroglycerin von der Nitrocellulose absorbiert. Nachdem das Wasser 
abgeschieden wurde, erfolgt eine Durchgelatinierung durch wiederholte 
Bearbeitung in Walzen oder Schneckenpressen. (In den USA und 
England wird teilweise die Gelatinierung über das flüchtige Lösungs- 
mittel Aceton vorgenommen.) Die weitere Formgebung des Gels zum 
Pulverkorn erfolgt bei erhöhter Temperatur in Strangpressen oder 
Walzen. 

Mit Nitroglycerinpulvern werden bei N itroglyceringehalten von 25 bis 
50% Explosionswärmen von 2900 bis 5200 kJ/kg erreicht, wobei für 
niedrige Explosionswärmen Nitrocellulose mit geringem Stickstoff- 
gehalt verwendet wird. 

Wenn man die Nitrocellulose mit Diglykoldinitrat gelatiniert, entstehen 
die sogenannten „kalten" Pulver, die sich durch eine geringe 
Explosionswärme und damit eine geringe Explosionstemperatur 
auszeichnen. Auf diese Weise wird der Rohrverschleiß erheblich 
gemindert. Da andererseits jedoch das spezifische Gasvolumen höher ist 
als bei Nitrocellulose- oder Nitroglycerinpulvern, kann mit Diglykoldi- 
nitratpulvern noch eine ausreichende ballistische Leistung erreicht 
werden. 



1.3.1.2.2. Dreibasige Pulver 

Wird Diglykoldinitratpulver als dritte Komponente Nitroguanidin 
zugefügt, erhält man das Nitroguanidinpulver, das ebenfalls ein ,, kaltes" 
Pulver ist. 



10 



Nitroguanidin ist ein kristalliner Feststoff mit folgender Struktur- 
formel: 



NH. 



NH C 



NHN0 2 



Der Gehalt an Nitroguanidin in Pulvern variiert zwischen 25 und 50%. 

Kalte Pulver wurden in Deutschland während des Zweiten Weltkrieges 
entwickelt. Wegen der verminderten Rohrerosion des Nitroguanidins im 
Verein mit Diglyko Id initrat wird N itroguanid inpulver heute wieder für 
Panzer- und Artilleriemunition verwendet. 

Ein weiteres dreibasiges Pulver, das Ammonpulver , hat keine praktische 
Bedeutung erlangt. Dabei handelt es sich um ein POL-Pulver, in das bis 
zu 55% Ammonnitrat (NH 4 N0 3 ) eingearbeitet wurde. Der Nachteil der 
Ammonpulver besteht insbesondere in der starken Hygroskopizität. 



Die Raketentreibstoffe |3], (4| werden nach ihrem Aggregatzustand wie 
folgt unterteilt: 

Flüssigtreibstoffe, bei denen der einheitliche Treibstoff oder Brennstoff 
und der Oxidator als getrennte Flüssigkeiten in Tanks lagern, aus denen 
sie in die Brennkammer gefördert werden. 

Festtreibstoffe, bei denen der Treibstoff als einheitliche Substanz oder 
als Gemenge von Substanzen in fester Form mit definierter Oberflache 
in der Brennkammer angeordnet ist. 

Lithergole (hybride Treibstoffe), bei denen der Brennstoff (normaler 
Typ) oder der Oxidator (inverser Typ) in fester Form in der Brenn- 
kammer vorliegt und der Oxidator bzw. der Brennstoff in flüssiger Form 
aus einem Tank der Brennkammer zugeführt wird. 



1.3.2.1. Flüssigtreibstoffe 

Bei den Flussigtreibstoff en ist zunächst die Gruppe der Monergole zu 
nennen. Man unterscheidet einfache und zusammengesetzte Monergole; 



1) Vgl. 2.3, Innere Ballistik der Raketen. 



1.3.2. 



Raketentreibstoffe 



i) 



1 1 



bei den einfachen handelt es sich um chemisch reine Einzelstoffe, bei 
den zusammengesetzten um abgemischte Treibstoffe, die aus meist zwei 
Komponenten bestehen und lagerfähig sind. Bei Zuführung von 
Zündenergie zerfallen die Monergole spontan und setzen sich exotherm 
in gasförmige Reaktionsprodukte um. 

Beispiele für Monergole gibt die Tabelle 101 an, deren Daten aus 
DADIEU-DAMM-SCHM I DT |4] entnommen wurden. 



Substanz 


Chem ische 


Spezifischer 




Zusammensetzung 


I m puls l s (m/s) 


N itromethan 


CH. NO. 


2500 


H ydrazin 


N 2 H 4 


1950 


Hydrazin/Hydrazinnitrat 


Nj H 4 +30%N 2 H 5 N0 3 


2 160 


Äthylenoxid 


C 2 H 4 0 


1950 


Tetranitromethan 


C(N0 2 ) 4 


1780 


Wasserstoffperoxid 


H 2 0 2 


1620 



Tabelle 101. Monergoltreibstoffe. 



Die Monergole haben, abgesehen vom N itromethan und Mischungen 
von Hydrazin mit Hydrazinmononitrat, einen vergleichsweise geringen 
spezifischen Impuls, der das Kriterium für die ballistische Leistung der 
Treibstoffe ist (s. Innere Ballistik der Raketen, 2.3.3, S. 120). Die in 
der Tabelle 101 angegebenen Werte sind theoretische Gleichgewichts- 
werte. 

Da Nitromethan sehr explosionsempfindlich ist, kann es in reiner Form 
in der Raketentechnik nicht verwendet werden. (Die Anwendung des 
Systems Hydrazin/Hydrazinnitrat wird untersucht.) Die übrigen 
angegebenen Monergole, vor allem Hydrazin und Wasserstoffperoxid, 
finden für Steuer- und Hilfsantriebe Verwendung. 

Diergole sind solche Treibstoffe, bei denen Brennstoff und Oxidator 
der Brennkammer getrennt zugeführt werden. 

Als Brennstoffe werden Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Hydrazin und 
Hydrazinderivate, Amide, Ammoniak, Alkohole und Borane verwendet. 

Die wichtigsten Oxidatoren sind Sauerstoff, Fluor, Salpetersäure, 
Stickoxide, Wasserstoffperoxid, Sauerstoffdif luorid. 

In der Tabelle 102 sind die chemische Zusammensetzung und die 
Siedetemperatur Ts von einheitlichen flüssigen Raketenbrennstoffen 
angegeben. 



12 



Brennstoff 


Chemische 
Zusammensetzung 


S iedetemperatu r 
T S (°C) 


Wasserstoff 


H 2 




252,8 


Kerosin (RP-1) 


^11 ,7 ^21,8 


+ 


1 40 bis +250 


Methan 


CH 4 




161 7 


Äthylen 


C 2 H 4 


- 


1 03,5 


H ydrazin 


N 2 H 4 


+ 


1 1 3,5 


Monomethylhydrazin 
(MMH) 


CHjNNHj 


+■ 


87,5 


U nsym metrisch es 
D i meth ylhydrazin 
(UDMH) 


(CH 3 ) 3 NNH 2 




63 


Anilin 


H , N H 




1 84,4 


Diäthylentriamin 
(DETA) 


HjNCHjCHjNH 
CHjCHjNHj 


+ 


207 


Ammoniak 


N H 3 




33,4 


Äthylalkohol 


C 2 H 5 OH 


+ 


78,4 


D iboran 


B 2 H 6 




92,5 


Pentaboran 


B 5 H 9 


+ 


60.1 



Tabelle 102. Einheitliche flüssige Raketenbrennstoffe. 



Die Brennstoffe nach Tabelle 102 werden allein oder in Mischungen 
eingesetzt. Wichtige gemischte flüssige Brennstoffe sind: 

Aerozin 50 (50 % UDMH + 50 % Hydrazin) 

Hydyne (60 % UDMH + 40 % DETA). 



Die technisch bedeutsamen Oxidatoren sind in der Tabelle 103 
zusammengestellt. 



Ox idator 


Chemische 
Zusammensetzung 


Siedetemperatur 
T S <°C) 


Sauerstoff 


Ol 


- 1 83 


Fluor 


F : 


- 1 88 


Salpetersäure 


HNO a 


+ 84 


Distickstof f tetrox id 


N 2 0 4 


+ 21,1 


Wasserstoff perox id 


H 2 0 2 


+ 1 50 


Sauerstoffdif luorid 


OF 2 


- 145,3 



Tabelle 103. Flüssige Oxidatoren. 



13 



Die mit verschiedenen Kombinationen von Brennstoff und Oxidator 
erreichten spezifischen Impulse ergeben sich aus der Tabelle 1 04. 



B ren nstof f 




Spezifische Impulse Ig (m/s) 




0 I 
I 


1 




HNO , 1 
1 


N 2 0 4 


W asssrstoff 


3830 


4020 


4020 


— 


— 


Kerosin RP— 1 


2950 


3200 


3420 


2580 


2710 


H yd ra z i n 


3070 


3570 


3380 


2730 


2850 


MMH 


3060 


3390 


3420 


2740 


2820 


UDMH 


3040 


3360 


3440 


2710 


2800 


Aerozin 


3060 






2740 


2820 


H yd yne 






3410 






D iboran 


3370 


3640 








Pentaboran 


3140 


3530 


3530 




2970 


Ammoniak 


2890 


3520 


3300 




2640 


Äthylalkohol 


2810 


3240 








* Die eingeklan 


imerten Werte bezie 


hen sich auf rotrauchende 


Salpetersäure HN0 3 + 1 5%N0 2 . 









Tabelle 104. Spezifische Impulse von Brennstoff /Oxidator- 
Kombinationen. 



Aus der Tabelle 104 ist zu erkennen, daß mit Fluor, Sauerstoff und 
Sauerstoffdif luorid als Oxidatoren die größten spezifischen Impulse 
erreicht werden, während die spezifischen Impulse mit Salpetersäure 
und Distickstofftetroxid wesentlich niedriger liegen. Der höchste für 
solche Systeme in der Literatur angegebene spezifische Impuls liegt bei 
4480 m/s für das System H 2 - Be/0 2 . 

Die während des Zweiten Weltkrieges in Peenemünde von Wernher von 
Braun entwickelte A 4 ( V2) verwendete als Treibstoff die Kombination 
Äthylalkohol (75 %)/0 2 (f I). Die Treibstoffpumpen wurden mit 
Wasserstoffperoxid angetrieben. Die amerikanische Mondrakete Saturn 5 
verwendet in den Triebwerken F 1 der 1 . Stufe die Treibstoff kombi- 
nation Kerosin/0 2 <f I) und in den Triebwerken l 2 der 2. und 3. Stufe 
H 2 (fl)/0 2 <fl). 

Diese Treibstoff kombinationen bezeichnet man als Kryogene, weil 
zumindest eine Komponente nur bei tiefen Temperaturen als Flüssigkeit 
vorliegt (s. Tabellen 102 und 103). Treibstoff kombinationen, die bei 
Raumtemperatur in flüssigem Aggregatzustand vorliegen, werden 
lagerfähig (storable) genannt. Lagerfähige Treibstoff kombinationen 
haben insbesondere für mittlere militärische Raketen Bedeutung, die 
nicht erst vor dem Einsatz aufgetankt werden sollen, sondern bei denen 
die aufgetankte Rakete ohne Versorgungssystem sofort einsatzbereit ist 



14 



(pre-package). Hier liegt die besondere Bedeutung von Salpetersäure/ 
Stickoxid-Mischungen als Oxidator. 

Hinsichtlich der Zusammenstellung von Treibstoffkombinationen ist 
das Zündverhalten von großer Wichtigkeit. Eine Reihe von Oxidatoren 
und Brennstoffen entzünden sich bei Kontakten spontan; dieses 
Verhalten wird als Hypergolität bezeichnet. Teilweise können hypergole 
Kombinationen auch durch Zugabe von Katalysatoren entstehen. 

In der Tabelle 105 ist das Zündverhalten verschiedener Treibstoff- 
kombinationen zusammenstellt. 



O = hypergol □ = hypergol mit Katalysator X = nichthypergol 



v^CDxidator 
Brennstoff ^ >v > Vs ^ 


0 2 fl. 


F 2 fl. 


H 2 0 2 


HN0 3 


N 2 0 4 


CIF 3 


Ammon iak 


X 


o 


X 


□ 


□ 


o 


Anilin 


X 


o 


X 


□ 


o 


o 


Äthanol 


X 


o 


□ 


X 


X 


o 


Hydrazin 


X 


o 


□ 


o 


o 


o 


Kerosin RP— 1 


X 


o 


X 


X 


X 


o 


H 2 fl. 


X 


o 


X 


X 


X 


o 


MM H 


X 


o 


X 


o 


o 


o 


UDMH 


X 


o 


X 


o 


o 


o 



Tabelle 105. Zündverhalten von Treibstoffkombinationen. 



Nichthypergole Kombinationen werden entweder pyrotechnisch oder 
durch einen hypergolen „Vorlauf" gezündet. 



1.3.2.2. Festtreibstoffe 

Man unterscheidet 

homogene Treibstoffe, bei denen der Sauerstoff und der Brennstoff in 
einer Verbindung enthalten sind, 

und 

heterogene Treibstoffe oder „Composite", die aus einem Gemisch 
zumindest zweier Verbindungen, dem Brennstoff und dem Oxidator, 
bestehen. 

Die homogenen Treibstoffe sind auf der Basis der Nitrocellulose 
aufgebaut, die mit Diglykolnitrat oder Nitroglycerin gelatiniert ist (s. 
zweibasige Pulver, 1.3.1. 2.1. ); hauptsächlich wird Nitroglycerin als 



15 



zweite Komponente verwendet. Ferner enthalten die homogenen 
Treibstoffe Zusätze zur Stabilisierung und zur leichteren Verarbeitung, 
wie teilweise von den Geschützpulvern her bekannt ist. Ihre Herstellung 
erfolgt ebenfalls ähnlich den entsprechenden Geschützpulvern. Die 
endgültige Form wird durch Strangpressen in geheizten Extrudern, 
Nachbearbeiten und Isolieren erzeugt. 

Beim heterogenen Festtreibstoff ist der (feinkristalline) Oxidator in 
einem Kunststoffbinder gleichmäßig verteilt. 

Als Oxidatoren werden folgende Nitrate und Perchlorate verwendet: 



Lithiumnitrat LiN0 3 

Natirumnitrat NaN0 3 

Kaliumnitrat KN0 3 

Ammoniumnitrat NH 4 N0 3 

Lithiumperchlorat LiCI0 4 

Natriumperchlorat NaCI0 4 

Kaliumperchlorat KCI0 4 
Ammoniumperchlorat NH 4 C10„ 



Der Sauerstoffüberschuß dieser Verbindungen rangiert zwischen 20 
Gewichtsprozent beim Ammoniumnitrat und 60 Gewichtsprozent beim 
Lithiumperchlorat. Neuerdings wird auch die Verwendung von 
Nitroniumperchlorat (NO 2 CI0 4 ) mit 66 Gewichtsprozent Sauerstoff- 
überschuß studiert. 

Ammoniumnitrat als Oxidator führt zu einem gasreichen Treibstoff mit 
vergleichsweise geringer Verbrennungstemperatur. Die lineare Abbrand- 
geschwindigkeit ist gering, ebenso der spezifische Impuls. 

Kaliumperchlorat führt ebenso zu einem geringen spezifischen Impuls, 
jedoch ist die lineare Abbrandgeschwindigkeit sehr hoch, so daß sich 
Kaliumperchlorat-Composite für Starttriebwerke gut eignen. 

Ammoniumperchlorat liefert vergleichsweise hohe spezifische Impulse 
bis zu 2450 m/s. Die lineare Abbrandgeschwindigkeit liegt im mittleren 
Bereich, wobei die Druck- und Temperaturabhängigkeit geringer ist als 
bei anderen Oxidatoren 

Als Binder werden eingesetzt: 

Asphalt (mit KCI0 4 für Starthilferaketen); Asphaltcomposite haben 
geringe Leistung und sind nicht formstabil. 

Polyisobutylen (mit Ammoniumperchlorat); es hat eine höhere 
Leistung, aber keine Formstabilität. 

Polyvinylchlorid (mit Ammoniumperchlorat); es hat eine hohe 
Leistung; wegen großer Schrumpfung ist eine Gehäusebindung (case 
bonding) nur bei kleinen Abmessungen möglich. 



16 



Celluloseacetat (mit Ammoniumnitrat); es entwickelt große Gas- 
mengen mit geringer Temperatur, daher zur Verwendung in 
Gasgeneratoren geeignet. 

Polysulfid (mit Ammoniumperchlorat); da ein großer Füllgrad (80 %) 
möglich ist, ergibt sich eine hohe Leistung; es ist gummielastisch. 
Polysulf id-Composite werden auch als Thiokole bezeichnet. 

Polyurethan (mit Ammoniumperchlorat) hat eine sehr hohe Leistung. 

Polybutadien — Acrylsäure- Polymere besitzen eine sehr hohe Leistung 
und gute physikalische Eigenschaften. 

Treibstoffe mit Polyvenylchlorid (PVC) und Celluloseacetat werden 
auch als Plastisole bezeichnet. 

Zur weiteren Erhöhung des spezifischen Impulses werden den 
Festtreibstoffen Leichtmetallpulver (AI, Mg) oder Bor bzw. Metall- 
hydride zugegeben. 

Zur Beeinflussung der linearen Abbrandgeschwindigkeit fügt man als 
ballistische Zusätze Katalysatoren wie Kupfer- oder Chromoxid zu 
(Plateau- und Mesaeffekt). 

Die Abbrandgeschwindigkeit von heterogenen Festtreibstoffen wird 
durch die Korngröße der Oxidatoren entscheidend beeinflußt. 

Die Composite werden nach dem Gieß- oder Preßverfahren zu 
Treibsätzen verarbeitet, die dann nach teilweiser Isolation der 
Oberfläche in die Brennkammern eingesetzt werden. Sie können aber 
auch direkt in die Brennkammern eingegossen werden, wobei man bei 
Innenbrennern eine Kernmatrize verwendet, die nach dem Abbinden 
des Treibstoffes herausgezogen wird. 



1.3.2.3. Lithergole 

Bei lithergolen Antrieben, die auch als Hybridsysteme bezeichnet 
werden, finden als flüssige Oxidatoren Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, 
Distickstofftetraoxid, Salpetersäure, Chlortrif luorid und Sauerstoff- 
difluorid Verwendung. 

Als feste Brennstoffe werden vor allem Kohlenwasserstoffe |(CH 2 ) n ), 
z.T. mit Leichtmetallzusätzen eingesetzt. 

Die besonderen Probleme der lithergolen Antriebe liegen in der 
Abstimmung der Strömungsverhältnisse in der Brennkammer, da der 
Oxidator über die Oberfläche des festen Brennstoffes hinwegströmt 
und dabei eine optimale Umsetzung erreicht werden soll. 



17 



1.3.3. Thermochemie 



Die bei der Umsetzung eines Pulvers entstehende Explosionswärme, 
Explosionstemperatur, Schwadenzusammensetzung und das Gasvolu- 
men lassen sich mit Hilfe der Methoden der Thermochemie prinzipiell 
beliebig genau berechnen. Die grundsätzlichen Überlegungen hierzu 
seien im folgenden kurz umrissen: 

Bei der Umsetzung eines Nc- oder POL-Pulvers der Bruttoformel 
C a HbNcOd entstehen vornehmlich die Umsetzungsprodukte C0 2 , CO, 
H 2 0, H 2 und N 2 . 

Daneben treten Radikale wie H, OH, NO u.a. in verschiedenen 
Anregungszuständen auf. Nachreaktionen in Schwaden können 
insbesondere bei den ,, kalten" Pulvern zur Entstehung von C, NH 3 und 
CH 4 führen. 

Die Berechnung geht zunächst von den fünf Hauptreaktionsprodukten 
aus [9]. 

Zwischen C0 2 , CO, H 2 0 und H 2 ist eine Austauschreaktion bekannt, 
die Wassergasreaktion: 



Die Konzentration [ ] oder der Partialdruck der an der Wassergas- 
reaktion beteiligten Reaktionspartner wird durch das Massenwirkungs- 
gesetz kontrolliert: 



k(T) ist eine nur von der Temperatur T abhängige Größe, die für das 
Wassergasgleichgewicht tabelliert vorliegt. 

Außerdem sind die Molzahlen der Atome des Treibstoffes mit der 
Bruttozusammensetzung CaHbNcOd und der Reaktionsprodukte 
gleich: 



Die Gleichungen (1) bis (4) stellen ein Gleichungssystem mit den 
molaren Konzentrationen der vier Reaktionspartner dar, das sich mit 
k(T) als temperaturabhängiger Größe lösen läßt, wobei hier T = Tex die 
Explosionstemperatur ist. 

Die Explosionstemperatur ist nun selbst wieder von der Lösung des 
Systems nach Gleichungen (1 ) bis (4) abhängig. Es gilt nämlich für T ex : 



C0 2 + H 2 45 CO + H 2 0. 




a, 
b, 
d. 



(2) 
(3) 
(4) 



18 



Qex = Qbg - Qbp = c vG Tex - c v pT 0 . 
Darin bedeuten: 



(5) 



Qex = Explosionswärme, 
Qbg = Bildungswärme der Pulvergase, 
Qbp = Bildungswärme des Pulvers, 
c vP = spezifische Wärme des Pulvers, 
T 0 = Umgebungstemperatur des unverbrannten 
Pulvers. 



c vG ist die mittlere spezifische Wärme der Pulvergase: 
?Pi c vGi 

c vG = _ , (6) 

fPi 

wobei pj die Partialdrücke und c vGi die molaren Wärmen der 
Reaktionsprodukte (hier C0 2 , CO, H 2 0, H 2 und N 2 ) bedeuten. 

Die Werte von c vGi s j nc j auc h wieder temperaturabhängig; sie liegen 
ebenfalls in tabellierter Form für eine große Zahl von Gasen vor. 

Die Bildungswärme der Pulvergase berechnet sich aus den Konzentra- 
tionen der einzelnen im Gas enthaltenen Moleküle und deren 
Bildungswärmen, die auch tabelliert sind. 

In der Praxis kann man die Berechnung so durchführen, daß man 
zunächst das Gleichungssystem nach Gleichungen (1) bis (4) mit einer 
geschätzten Temperatur löst und die Lösung mit Hilfe von Gleichung 
(5) überprüft, um dann mit einem verbesserten Wert die Rechnung zu 
wiederholen, bis die Bedingung 

Qbg - Qbp = Qex (7) 

erfüllt ist. Das Gasvolumen ergibt sich sofort aus der Gesamtmolzahl der 
gasförmigen Reaktionsprodukte. 

Da das Auftreten von weiteren von der Explosionstemperatur 
abhängigen Reaktionsprodukten auch bekannt ist, kann die Rechnung 
durch Berücksichtigung dieser Komponenten weiter korrigiert werden. 

Für eine eingehendere Darstellung der thermochemischen Berechnungs- 
verfahren für Pulver bzw. Raketentreibstoffe wird auf die unter (4], [9], 
[10] und [11] angegebene Literatur verwiesen. 



19 



1.3.4. 



Das Abbrandverhalten der Pulver 



Die Umsetzung von Treibstoffen ist ein außerordentlich komplexer 
physikalisch-chemischer Vorgang, dessen auch nur annähernd vollstän- 
dige DaFstellung den hier vorgegebenen Rahmen sprengen würde. Für 
ein eingehendes Studium werden u.a. insbesondere die in der Literatur 
unter [4] und [9J genannten Bücher empfohlen, worin alle wichtigen 
experimentellen und theoretischen Arbeiten auf diesem Gebiet 
behandelt werden. 



Wie im Kapitel 2, Innere Ballistik, dargestellt, bestimmt das 
Abbrandverhalten eines Treibstoffs in entscheidender Weise den 
Antriebsvorgang bei einem Projektil. Bei Raketentriebwerken, die mit 
Flüssigtreibstoffen oder mit Lithergolen arbeiten, wird die Erzeugung 
der heißen Verbrennungsgase, also der Abbrand, durch die Förderungs- 
rate der Einspritzpumpen bestimmt; sie kann damit während des 
Antriebsvorganges geregelt werden. Bei Pulvern für Feststoffraketen 
oder für Rohrwaffen dagegen ist der Abbrandverlauf durch die Pulver- 
geometrie und die übrige innenballistische Auslegung festgelegt. 



Für Treibsätze, die homogen oder heterogen in einer Mischung 
vorliegen, wird die Umsetzungsrate durch die gesamte freie Oberfläche 
und den thermodynamischen Zustand der Gasphase im Verbrennungs- 
raum bestimmt. 

Die Umsetzungsrate setzt sich aus der zur Zeit t freien Oberfläche 
des Treibstoffs S(t), seiher Dichte p c und der linearen Verbrennungsge- 
schwindigkeit g zusammen. 

Wird der Anteil der verbrannten Ladung durch 

z i m "- mc(t> (8. 
m ca 

definiert, worin m ca der anfangs vorhandene und m c (t) der zur Zeit t 
unverbrannte Treibstoff bedeutet, dann ist 

dz _ _1 dm^t) 
dt m ca dt 

Außerdem gilt 

d m c (t) rj e 

-_£_, Pc s,t,^. .10» 

weil in der Zeiteinheit die Pulverschicht de/dt auf der gesamten momen- 
tanen Oberfläche Sit) abbrennt; damit ist das verbrannte Treibstoff- 
volumen S(t) de/dt, das, mit der Dichte p c des Treibstoffs multipliziert, 
zu der je Zeiteinheit verbrannten Treibstoffmasse dm c /dt führt. 



Da für den Verlauf des Abbrands eines Treibstoffs der Anteil der ver- 
brannten Ladung z in eindeutiger Weise von der Zeit t abhängt, läßt 



20 



sich statt der Variablen t als unabhängige Variable auch z einfuhren, 
so daß anstatt S(t) auch S(z) geschrieben werden kann 



Dann ergibt sich aus den Gleichungen (9) und (10) 

dz = PcSt*) de 
dt m ca dt' 



(11) 



Gleichung (11) ist die Ausgangsgleichung für das in der inneren Balli- 
stik verwendete Abbrandgesetz Der Quotient p c S(t)/m ca stellt bis auf 
einem im allgemeinen konstanten Faktor die Formfunktion dar, die 
im Kap. 2. Innere Ballistik, näher behandelt wird. Im folgenden soll 
auf die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit eingegangen werden: 
Stark vereinfacht lassen sich die Vorgänge an der abbrennenden Pul 
veroberfläche in drei Bereiche aufteilen, die in Bild 103 dargestellt sind. 



Bild 103. Reaktionszonen beim Pulverabbrand. 

Der Übergang vom festen oder flüssigen Treibstoff in die gasförmige 
Reaktionszone sei durch die Reaktionsgeschwindigkeit viji charakte- 
risiert; der Übergang von der gasförmigen Reaktionszone in den 
Gasraum, wo die Reaktionen abgeschlossen sind, soll mit der 
Reaktionsgeschwindigkeit vnjn ablaufen. 

Die Reaktionsgeschwindigkeit V| n ist durch den Wärmeubergang durch 
Konvektion und Strahlung auf die Treibstoffoberflache sowie die Anre 
gungsenergie bestimmt, die z. B bei der Nitrocellulose zur Pyrolyse der 
Makromoleküle, bei Composittreibstoffen zum Verdampfen bzw Zer- 
setzen des anorganischen Sauerstoff trägers erforderlich ist Das Zer 
setzen des Binders bei Compositen ist im allgemeinen nicht geschwin- 
digkeitsbestimmend. 

Die Reaktionsgeschwindigkeit vujn ist von der chemischen Zusam- 
mensetzung der Zwischenprodukte abhängig. Die Reaktionen in der 
Zone II laufen nach komplizierten Radikalmechanismen ab. Wenn die 
Reaktion nach der ersten Ordnung verläuft, gilt 



Gasraum, Reaktion 
abgeschlossen 




I I Gasförmige 
Reaktionszone 



T reib st of foberf lache 
(feste 

oder flüssige Phase) 



V| |,| M 




(12) 



21 



Ist eine Reaktion zweiter Ordnung geschwindigkeitsbestimmend, so ist 
zu erwarten, daß die Reaktionsgeschwindigkeit vi 1,1 h dem Druck in der 
Gasphase direkt proportional ist: 

vii.iii ~~ P- (13) 

Man kann die Theorien zur linearen Verbrennungsgeschwindigkeit in 
zwei Gruppen einteilen: 

vi.ll < viijii : Oberflachentheorien, 

v|,ii > viijii : Gasphasentheorien. 

Das heißt: Bei den Oberflächentheorien geht man davon aus, daß die 
Wärmeübertragung auf die Treibstoffoberfläche der langsamste und 
damit der den Abbrand kontrollierende Schritt ist. Bei der 
Gasphasentheorie bestimmen die Reaktionen in der Zone II den 
Abbrand. 

Als Vertreter für die Oberflächentheorie seien MU R AOU R-AUN IS 1 12| 
genannt, die den halbempirischen Ansatz 

de -ffc 1,41 

— = const e K lex p + a 

angeben mit 

E Q = Anregungsenergie für ein Molekül, 

T ex = Explosionstemperatur, 

p = Gasdruck 

k = Boltzmannsche Konstante und 

a = Beitrag der Wärmestrahlung. 

Der Betrag der Große a ist derart, daß er bei höheren Drucken (ungefähr 
oberhalb 1000 bar) gegenüber dem ersten Summanden in Gleichung 
(14), der proportional mit dem Druck zunimmt, vernachlässigt werden 
kann 



In abgekürzter Form wird das Abbrandgesetz nach MU R AOU R-AUNIS 
als 

de 

j- = a + bp (15) 

geschrieben. 

Für Nitroglycerinpulver mit Centralit fanden MURAOUR und AUNIS 
entsprechend Gleichung ( 1 4) 

log b = c, + c 2 Tex (16) 



22 



für einen großen Bereich von Nitroglycerin-Konzentrationen, der 
2000 K < T ex < 4000 K entspricht, bestätigt. Daraus muß die 
Unabhängigkeit der Anregungsenergie En vom Nitroglyceringehalt bei 
diesem Pulvertyp gefolgert werden. 

Die in der gasförmigen Reaktionszone zu erwartende Reaktionsordnung 
ist bevorzugt die Ordnung 1. Daher führen die Gasphasentheorien im 
allgemeinen zu 

Ä ~ (17) 
dt M ' 

jedoch hängt die Reaktionsordnung und auch der Übergang vom 
Gasphasenmechanismus zum Oberflächenmechanismus stark vom 
Druck ab. So gibt CORNER (9) für ein nicht näher bezeichnetes 
Raketenpulver die in der Tabelle 106 genannte Druckabhängigkeit der 
Exponenten a im VIEILLEschen Abbrandgesetz 
de 

— =ßp a (18) 
dt 



p (bar) 




130 
1500 


0,5 
0,96 



Tabelle 106. Druckabhängigkeit des Vieilleschen Exponenten ot. 

Dabei ändert sich a für die Zwischenwerte des Druckes monoton. 

Die für praktische Rechnungen gebräuchlichen Ansätze für die lineare 
Verbrennungsgeschwindigkeit sind im Kap. 2, Innere Ballistik, zusam- 
mengestellt. 

Hier sei abschließend erwähnt, daß einerseits bei Gasdrücken, wie sie 
in Rohrwaffen auftreten, die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit 
in guter Näherung als druckproportional angesetzt werden kann, an- 
dererseits ein stationärer Zustand in einem Feststoffraketenmotor nur 
möglich ist, wenn die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit nicht ein- 
fach proportional vom Druck abhängt [13]. Tatsächlich wird beim 
Arbeitsdruck üblicher Raketenmotoren eine dem Druck proportionale 
lineare Verbrennungsgeschwindigkeit noch nicht erreicht, was auch 
Tabelle 106 zeigt. 



23 



1.3.5. 



Prüf methoden für Pulver 



Die Prüfung von Geschützpulvern und Raketentreibstoffen, die 
stichprobenweise an jedem Fertigungslos vorgenommen wird, bezieht 
sich auf 

die chemische Zusammensetzung, 
die chemische Stabilität, 
die physikalischen Eigenschaften und 
das ballistische Verhalten. 

Die chemische Zusammensetzung [14] wird mit den üblichen 
Analysenmethoden festgestellt, zu denen heute auch moderne 
Verfahren wie die Dünnschichtchromatographie u.a. gehören. 

Die technischen Lieferbedingungen schreiben hinsichtlich der chemi- 
schen Zusammensetzung im allgemeinen das Messen des Gesamtgehaltes 
an flüchtigen Bestandteilen (Restlösungsmittel), der Pulverfeuchtigkeit 
(Exsikkator- oder Destillationsmethode), der Gehalte an unvergasbaren 
und an ätherlöslichen Bestandteilen vor. 

Da insbesondere Nitrocellulose und Nitroglycerin als Salpetersäureester 
zur autokatalytischen Säureabspaltung neigen, sind Stabilitätstests 
erforderlich, bei denen die Abspaltung durch erhöhte Temperatur 
beschleunigt wird. Man unterscheidet zwischen Tests, die bei stark 
erhöhter Temperatur über Stunden bis Tage laufen, und Lebensdauer- 
tests, die bei wenig erhöhter Temperatur über Jahre ausgedehnt werden 
können, Als zuverlässigste Prüfung gilt der Holland-Test, durch den bei 
+ 105°C über 150 Stunden oder bei +110°C über 72 Stunden der 
Gewichtsverlust des Pulvers laufend registriert wird. Daneben sind der 
Abel-Test, der Bergmann-Junk-Test und der Hansen-Test die wichtig- 
sten Teste. Einzelheiten darüber finden sich bei KAST und METZ [141. 

Als Lebensdauertest wird die Warmlagermethode angewendet, bei der 
im allgemeinen bei + 75°C beobachtet wird, wann gelbrote oder 
rotbraune Dämpfe auftreten. 

Zu den Prüfungen der physikalischen Eigenschaften eines Pulvers 
gehören die Kontrollen von Form und Abmessungen, der Dichte, des 
Schüttgewichts (sofern gegeben), der Druckfestigkeit» der Verpuffungs- 
temperatur, der Explosionswärme und der Hygroskopizität. 

Die Verpuffungstemperatur wird bei Nitrocellulose- und Nitroglycerin- 
pulvern dadurch festgestellt, daß man eine Probe in einem Paraffinbad 
mit 5°C/min aufheizt und beobachtet, bei welcher Temperatur sie sich 
entzündet und verpufft. 

Die Explosionswärme wird in der kalorimetrischen Bombe gemessen. 
Bei diesem Meßverfahren wird die Pulverprobe in einem geschlossenen 
Druckgefäß (bis 2000 bar) gezündet, das in eine Kalorimeterflüssig- 



24 



keit eingetaucht ist. Bei der Pulverumsetzung führt die Wärmetönung zu 
einer Temperaturerhöhung der Kalorimeterflüssigkeit (Wasser), die 
gemessen wird; unter Berücksichtigung des Wasserwertes des Kalori- 
meters und des Druckgefäßes kann, dann die Explosionswärme 
berechnet werden. Sinnvollerweise wird die Siedetemperatur des 
Wassers als Kalorimeterflüssigkeit nicht überschritten; d.h.: das bei der 
Verbrennung entstandene Wasser liegt auch kondensiert vor; es wird der 
obere Heizwert gemessen. 

Die besondere Problematik der Bestimmung der Explosionswärme in 
der Kalorimeterbombe liegt darin, daß sich bei der niedrigen 
Endtemperatur der Kalorimetermessung ein anderes chemisches 
Gleichgewicht in den Schwaden einstellt als bei der Explosions- 
temperatur; damit ist auch die Wärmetönung anders. 

Die Überprüfung des ballistischen Verhaltens von Geschützpulvern 
erfolgt üblicherweise durch Probeschüsse aus der Waffe mit 
wohldefinierten Munitionskomponenten. Dabei wird zunächst das der 
geforderten ballistischen Leistung entsprechende Ladungsgewicht 
ermittelt. Dann wird mit einer größeren Zahl von Schüssen aus einer 
Pulverprobe 

der Mittelwert der Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses und 
dessen Streuung, 

der Mittelwert des Gasdruckes (im allgemeinen mit Stauchkörpern 
gemessen) und der höchste aufgetretene Gasdruck sowie 

die Ladefähigkeit 
festgestellt. 

Für Pulverentwicklungen, z.T. aber auch bei der Fertigungs- 
überwachung, wird mit großem Nutzen die manometrische Bombe zur 
Feststellung der ballistischen Werte benutzt. Dabei handelt es sich um 
ein geschlossenes Druckgefäß, in dem das Pulver bei konstantem 
geometrischem Verbrennungsraum umgesetzt wird. Bild T04 zeigt 
schematisch den Aufbau einer solchen manometrischen Bombe. 

Beim Arbeitsablauf mit der manometrischen Bombe wird zunächst bei 
geschlossenem Ventil 4 und entferntem Verschluß 2b die Pulverladung 
eingebracht; dann wird der Verschluß 2b eingeschraubt, an dem zuvor 
eine elektrische Zündpille mit einer Anfeuerungsladung über die 
Spannungszuführung 5 befestigt wurde. Wenn das Gefäß geschlossen ist, 
wird gezündet und der Druckanstieg über der Zeit mit Hilfe des Gebers 
6 registriert. Nach Beendigung der Messung werden die Pulvergase über 
das Ventil 4 abgelassen. 

Einen charakteristischen Druckverlauf in der manometrischen Bombe 
zeigt das Bild 105. 



25 



2b 



5 3b 6 3a 4 

fl/7d 104. Manometrische Bombe. 

1 Gefäßkörper; 2a und 2b stirnseitige Verschlüsse; 3a und 3b 
Dichtungen; 4 Ablaßventil; 5 isolierte Spannungszuführung für elektri- 
sche Zündpille; 6 piezoelektrischer Druckgeber. 



Man erkennt zunächst einen zunehmend steiler werdenden Druckan- 
stieg über der Zeit, der dann in einen horizontalen Verlauf übergeht. In 
diesem Übergangspunkt ist das Pulver vollständig verbrannt. Bei 
genauerem Hinsehen erkennt man, daß der Druck nach dem 
Brennschluß nicht horizontal verläuft, sondern wegen der Abkühlung 
der Pulvergase langsam abnimmt. 







A 








I 
i 


—Brenn- 
schluß 






I 

! 





t ^ 

Bild 105. Charakteristischer Druckverlauf in der manometrischen 
Bombe. 



26 



Für den nach Brennschluß erreichten maximalen Gasdruck p m in der 
manometrischen Bombe gilt die Abelsche Gleichung 

fm r 

Pm- , (19) 

V B - rim c 

worin f die Pulverkonstante, m c die Pulvermasse, V B den geometrischen 
Verbrennungsraum und 17 das Kovolumen bedeuten. 



Mit der Ladedichte 



(20) 



wird daraus 



Pm 



(21) 



Wenn man für mindestens zwei Ladedichten den maximalen Gasdruck 
mißt, lassen sich die Pulverparameter f und 77 bestimmen Um für f und 
77 einen zuverlässigen Mittelwert zu erhalten, führt man die Messung 
bei wesentlich mehr Werten für die Ladedichte aus, als nach Gleichung 
(21 ) erforderlich 



Die Auswertung erfolgt dann anhand der umgeformten Gleichung (21): 

! =11.3 ( 2,a» 

Pm f A f " 

Trägt man aus den i Messungen p-^- über j auf, so erhalt man als 
Ausgleichskurve eine Gerade (Bild 106). 




Bild 1 06. Auswertung der Meßergebnisse aus der manometrischen 
Bombe. 



27 



Aus der Steigung der Geraden wird die Pulverkonstante f und aus dem 
negativen Ordinatenabschnitt das Kovolumen t? bestimmt. 

Neben f und r\ kann aus den Druckkurven der manometrischen Bombe 
auch die Abbrandgeschwindigkeit dz/dt berechnet werden. 

Wahrend des Abbrands gilt für den Gasdruck die Beziehung 

fm c z(t) 

p{t)=- j (22) 

Vß " ^c 2 ^ ~f c m cd - z(t)) 

mit z(t) als Anteil der umgesetzten Ladung und p c als Pulverdichte. 

Wenn man voraussetzt, daß 77 = — - gilt, wird aus Gleichung (22): 
fm r 

p(t) - z(t) (23) 

Vß - r?m c 

oder mit Gleichung (19) 

p(t) = p m z(t). (24) 

Leitet man Gleichung (24) einmal nach der Zeit ab, dann erhält man 

p(t) = p m z(t). (25) 

Da der Pulverabbrand in allgemeiner Form durch 
p(t) 

z(t) = B a v(2) (26) 

Po 

beschrieben werden kann (s. Abschnitt 2.1.5.3, Der Pulverabbrand) 
- mit B a als Abbrandkoeffizient und ^(z) als Formfunktion — , gilt 
mit Gleichung (25) 

B a *(z) _ p(t)_ (2?) 
Po p m p(t) ' 

damit ist das Abbrandverhalten des Pulvers bekannt. Der Quotient 

' J - wird auch als dynamische Lebhaftigkeit L bezeichnet. 
PmP 

Die Berechnung von B a ^(z) laßt sich auch für den allgemeinen Fall 
tj i ~ durchführen, nur werden die Beziehungen dann komplizier- 
ter. 

Im Zusammenhang mit der manometrischen Bombe sei abschließend 
erwähnt, daß entsprechend Gleichung (26) die Integration der Druck- 
kurve bis zum Zeitpunkt t^ des Brennschlusses 

28 



Jb 1 Pn dz 

/ p(t)dt= fp— - (28) 
o o B a ^(2) 

zu einem Wert führen muß, der wegen der rechten Seite von Gleichung 
(28) bei einem durch B a ip(z) charakterisierten Pulver unabhängig von 
der Ladedichte ist, bei der die Druckkurve aufgenommen wurde. Hierzu 
wurden von O. SCHMITZ [15] an Geschützpulvern in dem dafür interes- 
santen Druckbereich umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, die 
die obige Aussage und damit den Ansatz für das Abbrandgesetz nach 
Gleichung (26) bestätigen. In die Literatur ist dieser Zusammenhang als 
Krupp-Schmitzsches Gesetz eingegangen. 

Zur Messung des Abbrandverhaltens von Raketenpulvern verwendet 
man die Crawford-Bombe oder die Normbrennkammer, die in neuerer 
Zeit auch zur Untersuchung von Treibladungspulvern eingesetzt wird, 
die im allgemeinen bei höheren Drücken abbrennen. 

In der Crawford-Bombe wird ein Probekörper des Treibstoffs bei kon- 
stant gehaltenem Stickstoffdruck abgebrannt. Der Probekörper ist 150 
bis 200 mm lang bei einem Durchmesser von 3 bis 5 mm; er ist auf sei- 
ner Mantelfläche und einer Stirnfläche durch einen Kunststoff-Film 
isoliert, so daß er als Stirnbrenner abbrennt. An zwei definierten Stel- 
len sind quer durch den Probekörper Schmelzdrähte gezogen, die sich 
trennen, wenn die Abbrandzone über sie hinweggeht, und dadurch ein 
Zählgerät triggern. Auf diese Weise wird die Zeit festgestellt, die bis 
zum Zurücklegen einer gewissen Strecke durch die Abbrandzone ver- 
geht, woraus sich die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit direkt be- 
rechnen läßt. 

Die Crawford-Bombe ist so dimensioniert, daß der eingestellte Stick- 
stoffdruck durch die entstehenden Pulvergase praktisch nicht erhöht 
wird; man kann die Messung also als isobar ansehen. Die Druckab- 
hängigkeit der linearen Verbrennungsgeschwindigkeit erhält man da 
durch, daß Crawford-Messungen bei verschieden eingestellten Drücken 
durchgeführt werden. 



1.4. Sprengstoffe [8], [16] 

Wie in Abschnitt 1. bereits ausgeführt, besteht bei explosiven Stoffen 
kein prinzipieller Unterschied zwischen Treibstoffen und Sprengstoffen. 
Je nach der Art der Zündung kann man im allgemeinen erreichen, daß 
ein explosiver Stoff entweder wie ein Treibstoff abbrennt (s. 1 .3.4 , Das 
Abbrandverhalten) oder daß er detoniert. Beim Abbrand ist die 
Umsetzung vom Druck und der Temperatur der Gasphase abhängig; die 
lineare Abbrandgeschwindigkeit hat Werte zwischen 10 4 und 1 m/s. 
Bei der Detonation verläuft die Umsetzung als stationärer Vorgang mit 
konstanter Geschwindigkeit, der Detonationsgeschwindigkeit, deren 
Werte je nach der chemischen Zusammensetzung des explosiven Stoffes 



29 



und dessen Ladedichte zwischen 2 • 10 3 und 8 • 10 3 m/s liegen. Einzel- 
heiten zu den physikalischen und chemischen Vorgängen bei der 
Detonation werden unter 1 .4.5 erläutert. 

Die Eignung eines explosiven Stoffes als Sprengstoff richtet sich nun 
nach Forderungen an bestimmte Eigenschaften, die sich aus seiner 
unterschiedlichen Anwendung ergeben. So unterscheidet man zwischen 
militärischen und zivilen sowie Initialsprengstoffen. 

1.4.1. Militärische Sprengstoffe 

An militärische Sprengstoffe werden insbesondere folgende Forderun- 
gen gestellt: 

hohe Energiedichte, 

Abschußsicherheit, d.h. Druckfestigkeit je nach Höhe der Sprengstoff- 
säule bis zu einigen zehntausend ,,g", 
Handhabungssicherheit, 
Laborierfahigkeit (Gießen oder Pressen), 
chemische Beständigkeit, auch bei langen Lagerzeiten. 

Nachfolgend sind die wichtigsten chemischen Verbindungen, die die 
genannten Forderungen erfüllen, mit ihren Eigenschaften zusammen- 
gestellt. Alle diese Stoffe liegen im Bereich der Anwendungstempe- 
raturen im festen Aggregatzustand vor. 

Trinitrotoluol 2, 4, 6 (TNT, Tri, Tritol, Trilite, Tolit, Tutol, Trinol, 
Triton, Trotyl) 

Dichte: 1 ,64 g/cm 3 
Schmelzpunkt: 80,8°C 
Explosionswärme: 4310 kJ/kg 

(H 2 0 dampfförmig) 
Detonationsgeschwindigkeit: 6900 m/s 
Verpuffungstemperatur: 300°C 

Trinitrotoluol liegt in Form von gelblichen Kristallen vor; es ist in 
Wasser nahezu unlöslich, in Alkohol schwach löslich, jedoch löst es sich 
gut in Benzol, Toluol und Aceton. Es ist chemisch sehr stabil und greift 
Metalle nicht an. 

Aufgrund seines günstigen Schmelzpunktes ist Trinitrotoluol heute 
einer der am weitesten verbreiteten militärischen Sprengstoffe; es wird 
in reiner Form oder mit anderen Sprengstoffen gemischt als Schmelze 
in Sprengstoffwirkteile von Waffen aller Art laboriert. Wegen einer 
negativen Volumenänderung von 12 % beim Übergang von der flüssigen 
in die feste Phase sind allerdings besondere Maßnahmen zu treffen, um 
einen lunkerfreien Guß zu erzielen. Aufgrund seiner geringen mecha- 
nischen Empfindlichkeit eignet sich TNT auch gut zum Pressen von 
Ladungen. 




30 



Pikrinsäure (2,4,6 Trinitrophenol, Pertit, Pikrinit, Melinit, Ekrasit) 



OH 



Dichte: 1,75 g/cm 3 
Schmelzpunkt: 1 22,5°C 
Explosionswärme: 4350 kJ/kg 



N0 2 




'2 



-N0 2 



Detonationsgeschwindigkeit: 7350 m/s 
Verpuff ungstemperatur: 300-31 0°C 



(H 2 0 dampfförmig) 



Pikrinsäure liegt in Form von gelben Blättchen vor, ist giftig und löst 
sich in heißem Wasser, in Alkohol, Äther, Benzol und Aceton. 

Früher wurde Pikrinsäure als Granatenfüllung verwendet. Da sein 
Säurecharakter zur Bildung von Metallsalzen (Pikraten), d.h. sehr 
stoßempfindlichen Sprengstoffen führt, hat dieser Sprengstoff heute 
praktisch keine Bedeutung mehr. 

Nitropenta (Pentaerythrittetranitrat, PETN, Pentryl, Penta, Pentaryth) 



Nitropenta besteht aus farblosen Kristallen; es ist chemisch sehr stabil, 
läßt sich in Wasser nicht lösen, jedoch in Aceton und Metyhlacetat. 

Die Verwendung liegt bei gepreßten Geschoß- und Bombenladungen 
sowie Übertragungsladungen; dabei wird mit etwas Wachs phlegmati- 
siert. 

Tetryl (Trinitrophenylmethylnitramin, Tetranitromethylanilin, Pyro- 
nite, CE, Tetra, Tetralit, Tetraiita) 



Dichte: 1,76 g/cm 3 



CH 2 ON0 2 \ ^CH 2 ON0 2 
CH 2 ON0 2 ^ ^CH 2 ON0 2 



Schmelzpunkt 141, 3°C 



Explosionswärme: 5860 kJ/kg 



(H 2 O dampfförmig) 



Detonationsgeschw.: 8400 m/s 
Verpuffungstemp.: 202-205°C 



ch 3Vn/ no 2 

N 



N0 2 




N0 2 



Dichte: 1,73 g/cm 3 
Schmelzpunkt: 131°C 

Explosionswärme: 4900 kJ/kg (H 2 0 dampfförmig) 
Detonationsgeschw.: 7500 m/s 
Verpuffungstemperatur: 1 85°C 



31 



Tetryl liegt als feines gelbliches Pulver vor, ist giftig, löst sich in Wasser 
kaum, jedoch gut in Benzol. 



Die hauptsächliche Verwendung liegt wegen des guten Initiierungs- 
vermögens bei gepreßten Übertragungsladungen; außerdem wird es 
zusammen mit Trinitrotoluol auch als Füllung von Granaten und 
Torpedoköpfen eingesetzt. 

Hexogen (Cyclotrimethylentrinitramin, Cyclonit, RDX, T4, Trimethy- 
lentrinitramin) [17] 



Hexogen liegt in Form von farblosen Kristallen vor, die sich in Wasser 
kaum, in Cyclohexan ziemlich gut lösen. Wegen des nahe beim 
Schmelzpunkt liegenden Verpuff ungspunktes läßt es sich nur in festem 
Zustand verarbeiten. Hexogen ist heute die wichtigste Komponente von 
hochbrisanten Sprengstoffladungen wie z.B. Hohlladungen. Es wird in 
geschmolzenem Trinitrotoluol (s. Composition B) und neuerdings auch 
in aushärtenden Kunststoffbindern gegossen oder, mit Wachs pragmati- 
siert, z.T. mit Metallzusätzen (s. Hexal) verpreßt. 

Hexogen kann nur phlegmatisiert transportiert werden (Phlegmati- 
sierungsmittel: TNT, Wachs, Wasser). 

Oktogen (Homocyclonite, Tetramethylentetranitramin, HMX, Cyclo- 
tetramethylentetramin) Nn 




Dichte: 1,802 g/cm 3 
Schmelzpunkt: 204° C 
Explosionswärme: 5141 kJ/kg 



(H,0 dampfförmig) 



Detonationsgeschw.: 8700 m/s 
Verpuff ungstemp.: 230°C 




N0 2 — N 




N— N0 2 




32 



Dichte: 1,82 g/cm 3 (a - Modifik.) 

1,90 g/cm 3 {ß - Modifik.) 

1,76g/cm 3 (7 - Modifik.) 

1,80 g/cm 3 (6 - Modifik.) 
Schmelzpunkt: 280°C 

Explosionswärme: 5116 kJ/kg (H 2 0 dampfförmig) 
Detonationsgeschw.: 9100 m/s 
Verpuffungstemp.: 287°C 

Es entspricht in seinem Aussehen und seinem Lösungsverhalten dem 
Hexogen, wie überhaupt seine physikalischen und chemischen Eigen- 
schaften dem Hexogen praktisch gleich sind, mit Ausnahme der 
höheren Dichte. Da man mit Oktogen wegen der höheren Dichte auch 
eine höhere Energiedichte erzielen kann, wird heute seine Verwendung 
für hochgezüchtete Hohlladungen diskutiert. Sein Preis ist allerdings 
zunächst noch höher als der des Hexogens, weil es vom mitgebildeten 
Hexogen abgetrennt werden muß. 

Wie teilweise bereits angedeutet, werden die beschriebenen Substanzen 
auch in Gemengen als Sprengstoff verwendet. 

Composition B (Compound B, Bonit) ist ein Gemisch aus Hexogen und 
Trinitrotoluol im Verhältnis 60/40 bis 40/60, das mit TNT in 
geschmolzenem Zustand bei Temperaturen von 85 bis 100°C nach dem 
Gießverfahren verarbeitet wird. Composition B wird für Hohlladungen 
und andere Gefechtsköpfe heute überwiegend verwendet. Bei einer 
Zusammensetzung im Verhältnis 60/40 kann mit ihm eine Dichte > 1 ,7 
g/cm 3 erreicht werden, wenn man lunkerfrei gießt und auf eine 
geeignete Korngrößenverteilung des Hexogens achtet. Die Detona- 
tionsgeschwindigkeit liegt dann bei 8000 m/s. 

Hexotol (Hexolit) ist mit TNT phlegmatisiertes Hexogen (80 Gewichts- 
prozent Hexogen und 20 Gewichtsprozent TNT). Wenn Hexogen zu 
Composition B verarbeitet werden soll, dann wird es im allgemeinen als 
Hexotol gelagert und transportiert. 

Hexal besteht aus einer Mischung von Hexogen und Aluminiumpulver, 
die, mit Montanwachs phlegmatisiert, zu Ladungen verpreßt wird. 
Hexal wird insbesondere als Sprengstoffladung in Geschossen für die 
Fliegerabwehr verwendet, weil durch das Aluminium eine sehr hohe 
Brandwirkung erzielt wird. Außerdem führt Aluminium zu Nachreak- 
tionen in den Sprengstoffschwaden, die wiederum eine Erhöhung des 
Druckimpulses (Gasschlag) verursachen. Wegen dieser Wirkung des 
Aluminiums wird es auch Unterwassersprengstoffen beigefügt (z.B. 
Hexogen /TNT/AI). 

Trinalit ist eine Mischung aus Trinitrotoluol und Aluminiumpulver, das 
ähnliche Eigenschaften hat wie Hexal und auch in ähnlicher Weise 
eingesetzt wird. 



33 



Plastische Sprengstoffe enthalten zum großen Teil (80 bis 90 %) einen 
hochbrisanten Sprengstoff wie Nitropenta oder Hexogen, der mit einem 
plastischen Material gebunden ist. Als Binder werden Wachse oder 
weich polymerisierte Kunststoffe benutzt. Die Ladungen von Quetsch- 
kopfgeschossen bestehen teilweise aus solchen plastischen Spreng- 
stoffen. 

Holtex ist ein den POL-Pulvern verwandter Sprengstoff, der aus Nitro- 
glycerin, Nitrocellulose und Nitropenta besteht. Dieses Gemisch wird 
unter Zufügung von Metallseifen gelatiniert. Holtex ist thermoplastisch 
verformbar, läßt sich sehr gut mechanisch bearbeiten und stellt mit 
einer Detonationsgeschwindigkeit von 7800 m/s einen brisanten Spreng- 
stoff dar. Varianten dieser Zusammensetzung sind auch als Nipolit 
bekannt. 



1.4.2. Zivile Sprengstoffe 

Natürlich sind militärische Sprengstoffe auch für verschiedene zivile 
Verwendungszwecke einsetzbar wie z.B. die Sprengverformung, das 
Sprengplattieren u.a. Für* bestimmte zivile oder gewerbliche Zwecke 
setzt man jedoch wegen der Forderung besonderer Eigenschaften oder 
eines gegenüber militärischen Sprengstoffen geringeren Preises andere 
Substanzen als die unter 1 .4.1 . genannten ein. 

Zwei wichtige Gruppen ziviler Sprengstoffe sind die Wettersprengstoffe 
und die Gesteinssprengstoffe. 

Wettersprengstoffe, die im Kohlenbergbau eingesetzt werden, sollen 
Methan-Luft-Gemische (Schlagwetter) und Kohlenstaub-Luft-Gemische 
nicht zünden, d.h., sie dürfen nur sehr kurze Detonationsflammen 
entwickeln. Sie werden nach ihrem Sicherheitsgrad in die Klassen /, II 
und /// eingestuft, wobei die Wettersicherheit von Klasse / bis /// 
zunimmt und damit die Sprengwirkung abnimmt. 

Zur Klasse I gehören gelatinöse oder pulverf örmige Ammonnitrat- 
sprengstoffe, die bis zu 50 Gewichtsprozent Inertsalze homogen verteilt 
enthalten. Handelsnamen in Deutschland sind: Wetter-Nobelit B und 
Wetter-Wasagit B (beide gelatinös) sowie Weiter-Detonit A und Wetter- 
Westfalit A (beide pulverförmig). 

Zur Klasse II zählen heute Salzpaarsprengstoffe (Kalium- oder Natrium- 
nitrat, Ammoniumchlorid und Sprengöl), teilweise auch Mantelspreng- 
stoffe (Sprengstoff kern und -mantel aus Salzen, wie Natriumbikarbo- 
nat, die sich endotherm zersetzen). In Deutschland gebräuchliche 
Handelsnamen sind: Wetter-Energit A und Wetter-Roburit A (Salzpaar- 
sprengstoffe) sowie Wetter-Nobelit B (M 1) und Wetter-Wasagit B (M 1) 
( Mante Isprengstof f e) . 



34 



Die Wettersprengstoffe der Klasse III sind wie in der Klasse II, aber 
schwächer durch Variation der Zusammensetzung. Bekannte Handels- 
namen in Deutschland: Wetter-Carbon K und Wetter-Securit (Salzpaar- 
sprengstoffe) sowie Wetter-Bikarbit und Wetter-Astralit (Mantelspreng- 
stoffe). 

Die Sicherheit der Wettersprengstotfe wird in sog. Versuchsstrecken 
geprüft. 

Bei Gesteinssprengstoffen spielen vornehmlich die sichere Handhabung 
und der Preis eine Rolle. Man unterscheidet pulverförmige Gesteins- 
sprengstoffe (auf der Basis von Ammonnitrat und z.T. noch Kalium- 
chlorat zusammengesetzt) und gelatinöse Gesteinssprengstoffe. Zur 
letztgenannten Gruppe gehören die Sprenggelatine, die Dynamite und 
die Ammongelite. 

Sprenggelatine besteht aus 92 bis 94 Gewichtsprozent Nitroglycerin 
und 6 bis 8 % Collodiumwolle. Unter Einschluß wird eine Detonations- 
geschwindigkeit von 7700 m/s erreicht. 

Dynamite sind Sprengstoffe auf der Basis des Nitroglycerins. Das erste 
Dynamit geht auf Alfred NOBEL zurück und besteht aus Nitroglycerin 
und Kieselgur (75/25). Heute werden Dynamite durch Zumischen von 
Natriumnitrat sowie Holz- und Pflanzenmehlen zu Sprenggelatine 
hergestellt. 

Ammongelite unterscheiden sich von den Dynamiten dadurch, daß das 
Nitroglycerin, zumindest teilweise, durch Nitroglykol und das Natrium- 
nitrat durch Ammonnitrat ersetzt ist; außerdem wird eine Mischung von 
Dinitrotoluol und Trinitrotoluol zugefügt. Ammongelite neigen weniger 
zum Gefrieren des darin enthaltenen Sprengöls als Dynamite, sie 
werden daher heute vorzugsweise verwendet. 

Neben den genannten gewerblichen Sprengstoffen sei noch das Oxy- 
liquit erwähnt, das zwar billig ist, jedoch heute kaum noch verwendet 
wird. Dabei werden poröse kohlenstoffhaltige Substanzen wie Holz- 
kohlen- oder Korkmehl mit flüssiger Luft oder besser flüssigem 
Sauerstoff (* -1 80°C) direkt vor dem Einsatz getränkt. 



1.4.3. Initialsprengstoffe 

Die vorstehend beschriebenen militärischen und zivilen Sprengstoffe 
lassen sich im allgemeinen durch gewöhnliche mechanische Beanspru- 
chung nicht zur Reaktion bringen und detonieren bei starker thermi- 
scher Belastung nicht, sondern sie brennen ab oder verpuffen. 

Um nun eine Detonation bei Sprengladungen überhaupt und vor allem 
auch zeitlich und geometrisch definiert einzuleiten, werden sehr 



35 



empfindliche Initialsprengstoffe eingesetzt, die sich bei mechanischer 
Beanspruchung oder bei Zuführung von thermischer Energie detonativ 
umsetzen und so die Sprengladung — ggf. über eine Übertragungsladung 
aus leichter detonierendem Sprengstoff wie Tetryl — zur Detonation 
bringen. Wegen ihrer Empfindlichkeit werden die Initialsprengstoffe in 
Metallkapseln gefüllt verwendet, um sie gegen äußere Einflüsse zu 
schützen. 

Die Zündung erfolgt durch Schlag, Entladung elektrischer Energie über 
einen Drahtwiderstand (Brückenzünder), durch Funkenentladung oder 
auch durch Drahtexplosion. Einzelheiten über den Aufbau von mecha- 
nischen und elektrischen Zünd- und Sprengkapseln sind in Kap. 13, 
Zünder, angegeben. 

Als Initialsprengstoffe werden folgende chemische Verbindungen ver- 
wendet 1 ) : 

Knallquecksilber (Quecksilberfulminat) Hg = (ONC) 2 
Dichte: 4,42 g/cm 3 
Explosionswärme: 1486 kJ/kg 
Detonationsgeschwindigkeit: 5400 m/s 
Verpuffungstemperatur: 165-170°C 

Knallquecksiiber liegt in chemisch reiner Form in farblosen Kristallen 
vor, als technisches Produkt sieht es infolge von Spuren elementaren 
Quecksilbers grau aus; es ist in Wasser unlöslich. Knallquecksilber findet 
in gepreßter Form für Zünd- und Sprengkapseln Verwendung (Kapsel- 
werkstoff Kupfer). 

Bleiazid Pb(N 3 ) 2 
Dichte: 4,8 g/cm 3 

Detonationsgeschwindigkeit: 5100 m/s 
Verpuffungstemperatur: 330°C 

Bleiazid besteht aus farblosen Kristallen, ist in Wasser unlöslich und 
recht wärmebeständig. Es wird, teilweise mit Bleitrinitroresorcinat 
sensibilisiert, für Sprengkapseln verwendet (Kapselwerkstoff Alumi- 
nium). 

Silberazid AgN 3 

Dichte: 5,1 g/cm 3 
Schmelzpunkt: 251 °C 
Verpuffungstemperatur: 273°C 

Das lichtempfindliche Silberazid ist nicht in Wasser, jedoch in Ammo- 

1) In der Bundeswehr sind folgende Zusammensetzungen eingeführt: 
Sprengkräftig: Bleiazid + Bleitrinitroresorcinat und Bleiazid + Tetra- 
zen; nichtsprengkräf tig: Bleitrinitroresorcinat + Tetrazen. 



36 



niak löslich. Da es bei der Herstellung amorph anfällt, läßt es sich 
schlecht dosieren. Obgleich es bessere Initiierungseigenschaften als 
Bleiazid besitzt, hat es wegen schlechterer Handhabungseigenschaften 
wenig Verwendung gefunden. 

Bleitrinitroresorcinat (Bleistyphnat, Bleitrizinat, Trizinat) 




Dichte: 3,0 g/cm 3 

Explosionswärme: 1550 kJ/kg (H 2 0 dampfförmig) 
Detonationsgeschw.: 4900 - 5200 m/s 
Verpuffungstemp.: 275 - 280°C 

Es fällt in gelben Kristallen an und löst sich in Wasser nur geringfügig. 
Mit Bleiazid gemischt, wird es zur Aufladung von Sprengkapseln 
verwendet. Außerdem ist es mit einem geringen Anteil an Tetrazen 
Bestandteil der Sinoxid-Sätze. 



Tetrazen (Guanyl-nitrosamino-guanyl-Tetrazen) 

H 2 N - C-NH-NH-N = N- C-NH-NH-NO 

II II 
NH NH 

Dichte: 1,7 g/cm 3 

Verpuffungstemperatur: etwa 140°C 

Es liegt in Form von flaumigen, farblosen bis schwachgelben Kristallen 
vor, ist praktisch in Wasser und den meisten organischen Lösungs- 
mitteln unlöslich. Seine Bedeutung liegt in seiner Verwendung als 
Zusatz zu den Sinoxid-Sätzen. 



Diazodinitrophenol (Dinol, D.D.N.P., Diazol) 



0 N 




Dichte: 1,63 g/cm 3 
Detonationsgeschw.: 6600—7100 m/s 
Verpuffungstemp.: 180-200°C 



37 



Es fällt als gelbliches bis rotgelbes amorphes Pulver an und ist in Wasser 
kaum löslich. In den USA wird es als Initialsprengstoff verwendet. 



1 .4.4. Prüfmethoden für Sprengstoffe 

Die Prüfung der Sprengstoffe erfolgt auf chemische Stabilität, Empfind- 
lichkeit und Leistungsdaten. 

Die chemische Stabilität der Sprengstoffe wird nach den gleichen 
Methoden geprüft wie die der Treibstoffe; diese Verfahren sind unter 
1.3.5 angedeutet. 

Die Ermittlung der Empfindlichkeit bezieht sich auf die Reibungs- 
empfindlichkeit, die Schlagempfindlichkeit und die thermische Emp- 
findlichkeit. 

Bei der Reibungsempfind/ichkeit wird der zu prüfende Sprengstoff 
zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden rauhen Porzellanflächen 
aufgenommen. Diese Flächen werden aufeinandergepreßt; die Anpreß- 
kraft wird so lange gesteigert, bis beim Sprengstoff der Beginn einer 
Reaktion zu beobachten ist. Der Wert der Anpreßkraft, bei der die 
Reaktion einsetzt, ist dann die Maßzahl für die Reibungsempfindlich- 
keit. 

Zur Ermittlung der Schlagempfindlichkeit verwendet man die Fall- 
hammermethode, bei der man einen Fallhammer bestimmten Gewichtes 
aus zunehmend größerer Höhe auf die Sprengstoffprobe fallen läßt. Die 
Fallhöhe, bei der eine Reaktion einsetzt, multipliziert mit dem 
Hammergewicht, ist die Maßzahl für die Schlagempfindlichkeit. 

Die thermische Empfindlichkeit wird nach dem Stahl hülsen verfahren 
festgestellt. Dabei wird eine bestimmte Menge des zu prüfenden 
Sprengstoffs in eine Stahlhülse gebracht, die durch einen mit einer 
Bohrung versehenen Deckel abgeschlossen ist. Die Stahlhülse wird mit 
einem Gasbrenner aufgeheizt; dabei verpufft der Sprengstoff, und die 
Schwaden treten durch die Bohrung im Deckel aus. Die Bohrung wird 
nun so lange verkleinert, bis der bei der Zersetzung des Sprengstoffs in 
der Hülse entstandene Druck zu einer Zerlegung der Hülsenwandung 
führt. Der Bohrungsdurchmesser gibt dann die thermische Empfindlich- 
keit an. 

Für eine detaillierte Beschreibung dieser Empfindlichkeitsprüfungen, die 
bei der BAM entwickelt wurden, wird auf die Literatur verwiesen [18], 
119). 

Bei den Leistungsdaten interessiert zunächst die Detonationsge- 
schwindigkeit, die bei einheitlichen Sprengstoffen nach einer Anlauf- 
strecke einen konstanten Wert erreicht. Es genügt also zunächst, die 



38 



Zeit zu messen, die die Detonationsfront benötigt, um bei einer 
Sprengstoffsäule eine definierte Strecke zurückzulegen. Um ein für die 
Meßgenauigkeit ausreichend großes; Zeitintervall zu haben, wird man 
die Meßstrecke nicht zu klein wählen (100 bis 300 mm). Für die 
Zeitmessung verwendet man heute elektronische Zeitmesser (Counter). 
Der Start- und der Stoppimpuls werden durch offene Doppeldrähte 
gegeben, die am Anfang und am Ende der Meßstrecke in den 
Sprengstoff eingebracht sind und durch die über sie hinweglaufende 
Detonationswelle kurzgeschlossen werden. 

Das klassische Verfahren nach DAUTRICHE verwendet als Zeitmesser 
eine Detonationszündschnur genau bekannter Detonationsgeschwin- 
digkeit. Die Dautriche-Methode ist in Bild 107 schematisch dargestellt. 




Bild 107. Anordnung zum Messen der Detonationsgeschwindigkeit 
nach DAUTRICHE. 

In dem Sprengstoffprüfling sind an den Meßstellen 1 und 2 im Abstand 
I voneinander die Sprengkapseln 1 und 2 angeordnet; diese übertragen 
die Detonation auf die beiden Enden der Detonationszündschnur, wenn 
die Detonationsfront im Prüfling die jeweilige Meßstelle überstreicht. 
Dem mittleren Teil der Detonationszündschnur ist eine Bleiplatte 
unterlegt, auf der eine besondere Markierung dort entsteht, wo sich die 
beiden in der Detonationszündschnur entgegenlaufenden Detonations- 
wellen treffen. Der Abstand dieses Treffpunktes von der Mitte der 
Schnur sei a; dann ergibt sich die Detonationsgeschwindigkeit D des 
Prüflings (mit D z als Detonationsgeschwindigkeit der Schnur) als 

D = D 2 4- . 

Neben diesem Verfahren kann man die Detonationsgeschwindigkeit 
auch mit Hilfe der Streak-Kamera messen, indem man die Neigung der 
durch die Detonationsfront hervorgerufenen Belichtungsspur auswertet. 



39 



Dabei erhält man auch Informationen über durch Inhomogenitäten im 
Sprengstoff hervorgerufene Schwankungen der Detonationsgeschwin- 
digkeit. Solche Schwankungen können auch elektronisch gemessen 
werden. 

Andere Leistungsdaten, die Auskunft über das Arbeitsvermögen oder 
die Brisanz eines Sprengstoffes geben, sind die Bleiblockaufbauchung 
nach TRAUZL, der ballistische Mörser, der Sandtest und die Stauchung 
nach KAST oder HESS. 

Bei der Bleiblockmethode nach TRAUZL wird eine Sprengstoff probe 
mit elektrischer Detonatorkapsel in die Bohrung eines Bleizylinders 
gebracht, mit Sand abgedeckt und gezündet. Die durch die Detonation 
hervorgerufene Vergrößerung des Bohrungsvolumens wird gemessen. 

Der ballistische Mörser besteht aus einem als Pendel aufgehängten, 
einseitig angebohrten Zylinder, in dessen Bohrung eine Ladung (10 g) 
des zu prüfenden Sprengstoffs eingebracht wird. Die Öffnung wird 
durch ein eingepaßtes Geschoß abgeschlossen. Der gezündete Spreng- 
stoff überträgt einen Impuls auf Mörser und Geschoß, der zu einem 
Pendelausschlag des Mörsers führt. Dieser Ausschlag ist ein Maß für das 
Arbeitsvermögen des Sprengstoffs; es wird in Prozent des Arbeitsver- 
mögens von Sprenggelatine (= 100%) angegeben. 

Beim Sandtest (USA) wird der Sprengstoffprüfling von einer bestimm- 
ten Menge Sandes definierter Korngrößenverteilung umgeben. Nach der 
Detonation wird durch Siebanalyse die Zerkleinerung des Sandes 
festgestellt. 

Die Brisanz eines Sprengstoffs wird experimentell ermittelt, indem man 
eine Sprengladung gegen einen Zylinder aus Kupfer (KAST) oder Blei 
(HESS) sprengt und die Stauchung mißt. 

Von KAST wurde auch eine rechnerische Methode zur Bestimmung der 
Brisanz angegeben. Danach ist die Brisanz definiert als Produkt aus 
Ladedichte, spezifischer Energie (f = nRT) und Detonationsgeschwin- 
digkeit. 



1 .4.5. Theorie der Detonation 

Die Theorie der Detonation geht von dem experimentellen Befund aus, 
daß sich die detonative Umsetzung eines Sprengstoffes — unabhängig 
von dessen Aggregatzustand — mit konstanter Geschwindigkeit, der 
Detonationsgeschwindigkeit D, fortpflanzt; außerdem tritt in der 
Detonationsfront ein erheblicher Drucksprung auf (bei festen Spreng- 
stoffen 1:10 5 ). Daher liegt es nahe, auf die Vorgänge bei einer 
detonierenden Sprengstoffsäule die Theorie der ebenen Stoßwelle 
anzuwenden. Das wurde von CHAPMAN und JOUGUET (20], (21) 



40 



durchgeführt; eine Zusammenfassung der Theorie und eine kritische 
Diskussion findet sich bei BECKER [22], 

Die Stoßwellentheorie der Detonation wird auch als hydrodynamische 
Theorie bezeichnet. 



Delonalions front 
Schwaden j Sprengstoff 



Getonationsfront 
(Drucksprung) 



kspr 



Schwaden 



Sprengstoff 



Bild 108. Zur Beschreibung des Detonationsvorganges. 



Die Grundgleichungen der Stoßwellentheorie erhält man, wenn man die 
Erhaltungssätze für Masse, Impuls und Energie, bezogen auf die sich mit 
konstanter Geschwindigkeit bewegende Stoßwelle, aufstellt und dann 
durch Geschwindigkeitstransformation auf das ruhende Bezugssystem 
zurückführt. 

Wenn man den Zustandsgrößen p, v und T des Sprengstoffes vor der 
Detonationsfront, wie in Bild 108 bezeichnet, den Index 1 und den 
Zustandsgrößen für die Schwaden direkt hinter der Detonationsfront 
den Index 2 zuordnet, dann ergeben sich aus der hydrodynamischen 
Theorie folgende Beziehungen für die Detonationsgeschwindigkeit D 
und die Geschwindigkeit u, mit der die direkt hinter der Detonations- 
front befindlichen Schwaden auf diese zustoßen. 

° 2 " < ff I V P 2 ' . (29) 
u = fp - P| l (v, -v g |, (30) 

Für die Energiedifferenz E 2 — E, mit Q als Explosionswärme des 
Sprengstoffes und c v als spezifische Wärme bei konstantem Volumen 
gilt: 

E 2 -E, =c v2 T 2 _ CvlTl _Q = I(p 2 + Pl )( Vl -v 2 )(31) 

Die möglichen Zustände ,,2" der Detonationsschwaden unterliegen nun 
folgender Beziehung, die als Rankine-Hugoniot-Beziehung oder dyna- 
mische Adiabate bezeichnet wird: 



41 



c v (T-T')=£-(p + p')(v-v'). 



(32) 



Führt man in Gleichung (32) eine Zustandsgieichung ein, wobei sich für 
die Schwaden von festen Sprengstoffen die Abelsche Gleichung (s. u.a. 
1.3.5.) bewährt hat, so läßt sich die dynamische Adiabate im 
p-v- Diagramm darstellen, wie in Bild 109 als Kurve 2 gezeigt. 



Bild 109. Dynamische Adiabate (Hugoniot-Kurve) für Sprengstoffe. 



In Bild 109 ist außerdem der Ausgangszustand 1 des Sprengstoffes 
eingetragen, der wegen der Energiedifferenz in Form der Explosions- 
wärme Q unterhalb der Hugoniot-Kurve der Schwaden liegt. Bei einer 
Umsetzung des Sprengstoffes findet also ein Übergang vom Punkt 1 zu 
irgendeinem Punkt der Kurve 2 statt. Die Verbindungslinie zwischen 
dem Zustand 1 und einem Zustand 2 bildet nun einen Winkel a mit der 
v- Achse. 



1 Ausgangszustand des Sprengstoffs 

2 Dynamisch« Adiabate der Schwaden 



P 




Es gilt: 



tan a 




(33) 



42 



Nach Gleichung (29) ist damit 
D - (tan a) 2 . 



(34) 



Da tan a im Bereich A-B negative Werte annimmt, würde die 
Detonationsgeschwindigkeit imaginär sein; Zustandsänderungen im Be- 
reich A— B sind also nicht möglich. 

Für Schwadenzustände jenseits von ,,A", wie z.B. ,,D", hat tan a und 
damit die Geschwindigkeit D geringe Werte. Außerdem läßt sich anhand 
der Beziehung 




(35) 



die sich durch Division der Gleichungen (29) durch (30) ergibt, zeigen, 
daß für v 2 > v, die Strömungsgeschwindigkeit u zu D entgegengerichtet 
ist; d.h., die Gase strömen von der Reaktionszone weg. v 2 > v k gilt nun 
für die Schwadenzustände jenseits „A", so daß hier die für die 
Verbrennung charakteristischen Verhältnisse vorliegen: Die Fortpflan- 
zungsrichtung der Reaktion ist der Strömungsrichtung der Schwaden 
entgegengesetzt. 

Von „B" aus zu kleineren Werten von v hin gilt v 2 < y, ; d.h., die 
Fortpflanzung der Reaktion und die Schwadenströmung sind gleich- 
gerichtet. Es handelt sich hier um das Detonationsgebiet, wo ein 
stationärer Zustand durch das Nachströmen der Schwaden erhalten 
wird. 

Abgesehen vom Punkt ,,C" der Hugoniot-Kurve der Schwaden, den eine 
vom Sprengstoffzustand 1 ausgehende Gerade tangiert, gehören zu je- 
dem tan ot und damit zu jeder Detonationsgeschwindigkeit, sofern die 
Kurve 2 geschnitten wird, zwei Schwadenzustände. 

Nach CHAPMAN und JOUGUET wird nun postuliert, daß ein 
stationärer Detonationsvorgang dann vorliegt, wenn der Übergang im 
Berührungspunkt C erfolgt, also 

- Pa ~ J*2l ) u (36) 
v, - v 2 Vdv 2 / Hug. 



Für „C", den CHAPMAN-JOUGUET-PO INT, läßt sich auch zeigen, daß 
D = u + a (37) 
ist, wobei a die Schallgeschwindigkeit in den Schwaden bedeutet. 

43 



Aus den Gleichungen (36) und (37) lassen sich folgende, für praktische 
Rechnungen nützliche Formeln ableiten: 

Für den Druckunterschied zwischen Sprengstoff und Schwaden direkt 
hinter der Detonationsfront gilt 

Ap = D 2 Pl (1 <38) 
P-i 

die Strömungsgeschwindigkeit der Schwaden berechnet sich zu 

u = D (1 - -^-). (39) 

Darin ist die Sprengstoffdichte /o i natürlich sehr leicht zu bestimmen; 
die Messung der Detonationsgeschwindigkeit D wurde unter 1.4.4, 
Prüf methoden, angegeben; die Schwadendichte p 2 kann durch Auswer- 
tung der Schwärzung von Röntgenblitzaufnahmen an detonierenden 
Sprengstoffen ermittelt werden. Die Dichte der gasförmigen Schwaden 
ist größer als die des festen Sprengstoffes; bei Trinitrotoluol ist 
p 2 lp x = 1,22 (s. KUTTERER [13], S. 167). 



1 .4.6. Militärische Anwendung der Sprengstoffe 

Die Bedeutung der Sprengstoffe für militärische Zwecke liegt einmal in 
der Druckwirkung und zum andern in der Beschleunigung von 
Belegungen bei der Detonation. Der Detonationsdruck kann entweder 
direkt oder durch Umgebungsmedien wie Luft oder Wasser übertragen 
auf Objekte einwirken und dort Wirkungen hervorrufen: Bei den 
beschleunigten Belegungen kann es sich um Geschoßhüllen handeln, die 
sich bei der Detonation in Splitter mit beträchtlicher Anfangsgeschwin- 
digkeit zerlegen. Andere Belegungen bestehen aus Metallkörpern, die 
quer zur Detonationsrichtung der Ladung an deren vorderen Seite 
angebracht werden; bei der Detonation werden diese Belegungen 
teilweise oder vollständig auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt 
(projektilbildende Ladungen, Hohlladungen). Ladungen dieser Art 
werden vornehmlich für den Panzerdurchschlag eingesetzt. 

Daß neben der Druck-, Splitter- und panzerbrechenden Wirkung auch 
die Brandwirkung von Sprengstoffladungen (Aluminiumzusätze) eine 
wichtige Rolle spielt, ist bereits bei der Beschreibung der verschiedenen 
Sprengstoffe erwähnt worden. 



44 



1 .4.6. 1 . Druckwirkung von Sprengladungen 

Bei der Druckwirkung von detonierenden Sprengladungen ist ein Nah- 
und ein Fernbereich zu unterscheiden. 

Der Fernbereich liegt vor, wo aufgrund des Detonationsdruckes durch 
die Umgebungsmedien Luft oder Wasser eine Stoßwelle iäuft; dabei sind 
aber an der mit dem Vorgang verbundenen Gasströmung keine 
Schwaden mehr beteiligt. Die Stoßwelle hat einen Druckverlauf über 
der Zeit, wie er in Bild 110 dargestellt ist. 



Bild 1 1 0. Stoßwelle; Druck über der Zeit für einen festen Ort. 

Ein fester Bezugspunkt wird also zunächst von einem Überdruckbereich 
und dann von einem Unterdruckbereich (Sog) durchlaufen. Der Maxi- 
malwert des Überdruckes kann mehrere Bar betragen, während der 
Unterdruck natürlich nicht größer sein kann als der Atmosphärendruck 
von rd. 1 bar. Aus dem Impulserhaltungssatz folgt /pdt = O, was 
wiederum bedeutet, daß der Unterdruckbereich wesentlich länger 
andauert als der Überdruckbereich. 

Trifft eine Stoßwelle auf ein Objekt, dann ruft sie dort Zerstörungen 
hervor, die durch Reflexion der Welle an der Objektoberfläche 
verstärkt werden, weil dabei eine Druckerhöhung auftritt. 

Für den Maximaldruck in der Stoßwelle gilt folgende Beziehung mit 
Qex als Explosionswärme und r als Abstand vom Sprengpunkt: 





(A = Konstante). 



(40) 



45 



Der Spitzendruck nimmt also quadratisch mit der Entfernung ab. So 
wird schließlich ein Entfernungsbereich erreicht, bei dem die Sogwir- 
kung wegen der wesentlich längeren Einwirkzeit die Druckwirkung 
überwiegt. Das äußert sich an Gebäuden innerhalb dieses Bereiches 
darin, daß Dächer abgedeckt werden und Fensterscheiben nach außen 
zerplatzen. 

Im A/a/ibereich wirken die bei der Detonation entstehenden Schwaden 
direkt auf die Objekte ein. Hier ist es von besonderer Bedeutung, den 
Druckabfall in den Schwaden, z.B. durch Nachreaktion mit eingebrach- 
tem Aluminiumpulver, möglichst flach zu gestalten. 

Bei Luftminen als Bomben und bei Minengeschossen zur Bekämpfung 
von Flugzeugen wird mit Vorrang die Druckwirkung der detonierenden 
Sprengladung zur Objektzerstörung verwandt. Bei dieser Art von 
Munition ist die den Sprengstoff umgebende Metallhülle vergleichs- 
weise dünn bemessen (msp ren gst. : mprojektil = 0,25 bis 0,30), um bei 
vorgegebenem Volumen möglichst viel Sprengstoff unterzubringen. 
Minengeschosse mit Aufschlagzünder enthalten Aluminiumzusätze im 
Sprengstoff, um die Gasschlagwirkung durch Nachreaktion in den 
Schwaden zu erhöhen (vgl. 1.4.1, Hexal, Trinalit). 

Wenn man eine Sprengladung im direkten Kontakt gegen eine Panzer- 
platte sprengt, dann wird die Platte von einer Stoßwelle durchlaufen, 
die an der freien Oberfläche reflektiert wird. Dabei kommt es im 
Plattenmaterial zu einer Spannungsüberlagerung, die zur Ablösung einer 
Schale auf der rückwärtigen Seite der Platte führt (Hopkins- oder 
Abplatzeffekt); diese mit erheblicher Geschwindigkeit abplatzende 
Schale verursacht dann Zerstörungen hinter der Panzerplatte. 

Dieser Effekt wird in Quetschkopfgeschossen 1 ) angewandt, bei denen 
eine leichte Geschoßhülle einen plastischen Sprengstoff und einen 
Bodenzünder mit Verzögerung enthält. Trifft das Quetschkopfgeschoß 
auf eine Panzerung, so verquetscht sich der Sprengstoff auf der äußeren 
Oberfläche der Panzerung, bis er eine für den Abplatzeffekt optimale 
Form hat, und wird dann gezündet. 



1 .4.6.2. Splitterladungen 

Splitterladungen bestehen aus einem Sprengstoffkörper, dessen Ober- 
fläche mit einer Wandung aus metallischem Werkstoff, im allgemeinen 
Stahl, belegt ist; die Belegung wird bei der Detonation des Sprengstoffes 
zerlegt und die Bruchstücke werden auf vergleichsweise hohe Geschwin- 
digkeiten beschleunigt. Diese Ladungen finden Anwendung als Spreng- 
geschosse, Sprengbomben, Sprengminen, Handgranaten u.ä. 



1) Vgl. 11.2.3.4, Quetschkopfgeschosse. 
46 



Die Wandung ist im allgemeinen homogen; sie kann aber auch mit 
Sollbruchstellen versehen oder aus Einzelelementen zusammengesetzt 
sein. Sollbruchstellen entstehen durch Wandstärkenschwächungen an 
bestimmten Stellen oder durch Verminderung der Werkstoffestigkeit in 
bestimmten schmalen Zonen, z.B. mit Hilfe einer Elektronenstrahl- 
behandlung. Die bei vorbestimmter Zerlegung während der Detonation 
entstehenden Fragmente werden vorgeformte oder Konstruktions- 
splitter (K-Splitter) genannt. 

Die Wirkung der Splitterladungen besteht darin, daß die Splitter bis zu 
einem bestimmten Abstand vom Sprengpunkt in Objekte eindringen 
bzw. diese durchschlagen und dadurch Zerstörungen hervorrufen. Wenn 
man einen einzelnen Splitter betrachtet, dann hängt seine Wirkung in 
einer gewissen Distanz vom Sprengpunkt von seiner Geschwindigkeit, 
seiner Masse, seiner Form und seiner momentanen Lage am betrachte- 
ten Ort ab; diese wiederum werden bestimmt durch den Zerlegungs- 
vorgang (Masse, Form), die Beschleunigung (Anfangsgeschwindigkeit) 
und die Wirkung der Luftkräfte (Geschwindigkeit am Objekt). So läßt 
sich der Ablauf der Splitterwirkung in vier Phasen aufteilen, die 
insgesamt als Splitterballistik bezeichnet werden: 

Zerlegung der Belegung, 
Beschleunigung der Fragmente, 
Geschwindigkeitsabfall durch Luftkräfte und 
Eindringen in das Ziel (Objektbeschädigung). 

Für die Zerlegung der homogenen Belegung oder der Hülle ist die Art 
des Sprengstoffes, die Initiierung, das Kaliber, das Durchmesserverhält- 
nis von Sprengstoff und Gesamtladung sowie die Qualität des Hüllen- 
werkstoffes entscheidend. Oft läßt sich gerade durch die Wahl einer 
optimalen Stahlqualität die Zerlegung erheblich verbessern. Das Ver- 
hältnis Sprengstoffgewicht zu Gesamtgewicht der Ladung liegt bei 
Splitterladungen zwischen 0,1 und 0,2; bei Sprengbrandgeschossen mit 
Leuchtspur kleineren Kalibers kann dieses Verhältnis bis auf 0,05 
zurückgehen. 

Die bei der Zerlegung auftretenden Splittergrößen, die Splittergrößen- 
verteilung, wird in der Sprenggrube (Bild 111) ermittelt. 



Die Splitterladung wird, von einem Luftraum umgeben, in eine mit 
Sand gefüllte Grube eingebracht, deren Abdeckung mit Sandsäcken 
beschwert wird, um die Sprengwirkung nach außen zu dämpfen. Die 
Zündung wird von außen durch Zuführung elektrischer Energie oder bei 
mechanischen Zündern durch eine Abreißleine eingeleitet. 

Der Luftraum zwischen Ladung und Sandfüllung, der durch einen 
Pappzylinder gebildet wird, beeinflußt die Splitterzerlegung, wenn er 
nicht groß genug ist. Nach H. HANSE L 1 23] sollte D * 5d sein. 



47 



,,Zündung 




Bild 111. Sprenggrube. 



Die bei der Detonation der Ladung entstehenden Splitter werden in der 
Grube aufgefangen und aus der Sandfüllung ausgesiebt; um sie von 
NE-Metallen (vom Zünder oder anderen Teilen) zu trennen, wendet 
man Magnete an. Die gesammelten Splitter werden heute im allgemei- 
nen noch von Hand gewogen und, nach Gewichtsklassen sortiert, 
ausgezählt. 

Um das aufwendige Sieben beim Sprengen in der Sandgrube zu 
vermeiden, haben LINDEIJER und LEEMANS [24] die ältere Idee der 
Sprengung unter Wasser und das Auffangen der Splitter in einem Netz 
wieder aufgegriffen. Für die Sortierung der Splitter werden automa- 
tische Klassifizieranlagen erprobt. 



Als typisches Beispiel für die Splittergrößenverteilung werden in den 
Bildern 112, 1 1 3, 1 14 und 1 1 5 die Ergebnisse der Grubensprengung bei 
30-mm-Geschossen gezeigt. In Bild 112 sind die nach Gewichtsklassen 
sortierten und ausgelegten Splitter des Sprengbrandgeschosses fotogra- 
fiert. 

Bild 113 zeigt das Splitterfoto für das Minengeschoß des gleichen 
Kalibers. In Bild 114 und 115 ist über den Gewichtsklassen die jeweils 
festgestellte Zahl der Splitter für beide Geschoßarten aufgetragen. 

Die Beschleunigung der bei der Zerlegung der Ladungshülle entstan- 
denen Splitter hängt besonders von der Massenbelegung n = nriHülle • 
^Sprengstoff ab. Die Impulsübertragung erfolgt einmal durch die bei 
der Detonation des Sprengstoffes in die Hülle eingeleitete und an deren 
Innenflächen mehrfach reflektierende Stoßwelle, zum anderen dadurch, 
daß die Splitter von den expandierenden Sprengstoff Schwaden ange- 
strömt werden. Die Bewegungsrichtung der Splitter ist im wesentlichen 
senkrecht zur Ladungsoberfläche. 

Mit Hilfe von Röntgenblitzaufnahmen läßt sich der Beschleunigungs- 
vorgang der Splitter im einzelnen analysieren. Nach neuen Werten, die 



48 




Bild 1 1 2. 
Splitterfoto des 
30-mm-Sprengbrand- 
ge schosses. 



von M. HELD (25] an Stahlkugeln als Belegung durchgeführt wurden, 
ist der Beschleunigungsvorgang bei streifendem Einfall der Detonations- 
front nach etwa 6 m s abgeschlossen; die größte Beschleunigung tritt 
unter dem Einfluß der Stoßwelle über einer Zeitspanne von < 1ms auf. 
Bild 116 zeigt die Röntgenblitzauf nähme einer detonierenden Splitter- 
ladung. 

Am Ende der Beschleunigungsphase erreichen die Splitter Geschwin- 
digkeiten zwischen 1000 und 1500 m/s, denen bei im Flug gezündeten 
Geschossen noch die momentane Fluggeschwindigkeit vektoriell zu 
addieren ist. Durch die Eigengeschwindigkeit des Geschosses liegen die 
Flugbahnen der Mehrzahl der Splitter in einem nach vorn geöffneten 
Kegel, dessen Winkel vom Verhältnis Geschoßgeschwindigkeit/Splitter- 
geschwindigkeit bei ruhendem Geschoß bestimmt wird. 

Der beim weiteren Flug der Splitter auftretende Geschwindigkeits- 
verlust durch Luftkräfte ist schwer abzuschätzen, weil die Splitter sehr 



49 




Bild 113. 
Sp/itterfoto des 
30-mm-Minen- 
ge schosses. 



komplizierte geometrische Formen haben und sich während des Fluges 
im allgemeinen mehrmals überschlagen, da sie nicht stabil fliegen. Der 
Geschwindigkeitsabfall ist jedenfalls so groß, daß kleine Splitter (< 
0,5 g) trotz ihrer hohen Anfangsgeschwindigkeit schon nach einigen 
Metern ihre Wirksamkeit verlieren. 

Das Vermögen zum Eindringen in das Ziel oder zur Objektbeschädigung 
wird charakterisiert durch den Begriff des wirksamen Splitters, dessen 
Definition lautet: Ein Splitter ist dann wirksam, wenn er ein 1,5 mm 
starkes Stahlblech durchschlägt 

Die Zahl der wirksamen Splitter in Abhängigkeit von der Entfernung 
wird im Sprenggarten (Splittergarten) ermittelt. Er besteht aus mehre- 
ren Schirmen von 1 ,5-mm-Stahlblech, die in verschiedenem Abstand um 
einen Mittelpunkt angeordnet sind, wie in Bild 117 schematisch 
dargestellt. Im Mittelpunkt dieser Anordnung wird die Splitterladung 
liegend gesprengt. 



50 



200- - 



&k>o- 



Bild 114. 

30-mm-Sprengbrandgeschoß, 
Zahl der Splitter in Abhän- 
gigkeit von der Gewichtsklasse. 



bisö.5 0.5-1 1-2 2-3 3-5 
Gewichtsklasse 



-10 üflOg 



I 
I 



b»s05 



05-1 1-2 2-3 
Gewichtsklasse 



3-5 5-10 üb.*)g 



Bild 115. 

30-mm-Minengeschoß, 

Zahl der Splitter in Abhängigkeit 

von der Gewichtsklasse. 



51 



Durch Auszählen der Splitterdurchschlage auf den Blechschirmen erhält 
man die Zahl der wirksamen Splitter in Abhängigkeit von der 
Entfernung und deren räumliche Verteilung. 

Da Splitterladungen im allgemeinen zwar rotationssymmetrisch sind, 
aber, wie z.B. bei Sprenggeschossen, im vorderen und hinteren Teil eine 
unterschiedliche Form habend werden hierbei zwei Sprengungen durch- 
geführt; dabei wird die zweite Ladung in ihrer Längsrichtung (Geschoß- 
spitze — Geschoßboden) um 180° gegenüber der in Bild 117 gezeich- 
neten Lage der ersten Ladung gedreht. 

In Bild 118 ist als Beispiel die Zahl der wirksamen Splitter über der 
Entfernung für das 30-mm-Sprenggeschoß dargestellt. 





o-J 1 1 1- 

0 5 K) 15m 
Entfernung vom Sprengpunkt »- 

Bild Zahl der wirksamen Splitter in Abhängigkeit von der 
Entfernung vom Sprengpunkt für das 30-mm-Spreng- 
geschoß. 



53 



Für die Wirksamkeitsuntersuchungen ist entscheidend, wieviel wirksame 
Splitter je Flächeneinheit in Abhängigkeit von der Entfernung auf- 
treten. Diese Zahl wird als Splitterdichte bezeichnet. 

Die Splitterdichte nimmt mit der Entfernung ab, einmal wegen des 
Energieverfustes der Splitter durch die Luftkräfte, zum anderen einfach 
aus geometrischen Gründen wegen der mit größerem Abstand vom 
Sprengpunkt immer mehr zunehmenden Oberfläche, durch welche die 
Splittergarbe hindurchtritt. Die geometrisch bedingte Abnahme der 
Splitterdichte geht bei zylinderförmigen Ladungen, bei denen nur die 
Mantelfläche belegt ist, mit r _1 und bei kugelförmigen Ladungen, die 
zentral initiiert wurden, mit r~ 2 . 

Zur abgekürzten Kennzeichnung der Wirkung einer Splitterladung wird 
häufig die Entfernung angegeben, bei der die Splitterdichte ,,1", d.h. 
ein wirksamer Splitter je m 2 , auftritt. 

Von besonderem Interesse ist u.a. die Wirkung von Splitterladungen in 
Form von Sprenggeschossen auf Flugzeuge. Für die Fliegerabwehr sind 
heute als Ergänzung zu Raketen im wesentlichen automatische Kano- 
nen im Kaliberbereich von 20 bis 40 mm gegen die Bedrohung durch 
tieffliegende Maschinen von Bedeutung. Die entsprechenden Geschosse 
haben einen Aufschlagzünder mit Verzögerung, der beim Auftreffen auf 
die Flugzeughaut anspricht und nach Eindringen des Geschosses in die 
Zelle um einen Weg von etwa 5 Kaliber die Detonation einleitet. 

Wieviel Treffer zu einem Ausfall der beschossenen Maschine führen, 
hängt nun von den Geschossen, der Art und Größe der Maschine und 
der Lage der Treffer ab. Im allgmeinen kann man mit einer additiven 
Akkumulierung der durch die einzelnen Treffer verursachten Schäden 
bis zum Ausfall rechnen, so daß sich eine Zerstörwirkung je Treffer 
nach folgender Beziehung definieren läßf: 



Dabei bedeutet pkih die Zerstörungswahrscheinlichkeit je Treffer und 
N k die für den Ausfall erforderliche Zahl von Treffern. 

Für p k l n sind die verschiedensten Abhängigkeiten vom Geschoßgewicht 
oder dem Sprengstoffgewicht und dem Flugzeugtyp aufgestellt worden. 
Hier sei nur die von MOLITZ [26] vorgeschlagene Funktion angegeben, 
die das Sprengstoffgewicht als Variable verwendet: 



Pklh • Nk = 1 • 



(41) 



p k]h =1 _ e - (m / m o)* 



(42) 



mit 



m = Sprengstoffgewicht, 
m 0 = Normierungsparameter 



und 



\> 1. 



54 



Der Verlauf der Funktion der Gleichung (42) ist in Bild 119 graphisch 
dargestellt. 




Sprengstoff gewicht je GeschoO »- 

Bild 119. Abhängigkeit der Zerstörungswahrscheinlichkeit je Treffer 
vom Sprengstoffgewicht je Geschoß. 

Man erkennt aus Bild 119, daß pklh nach Gleichung (42) mit 
zunehmendem Sprengstoffgewicht dem Sättigungswert ,,1" zustrebt. 
Wann diese Sättigung erreicht wird, so daß eine Steigerung des 
Sprengstoffgewichtes je Geschoß zum „overkill" führen würde, ist 
bisher umstritten. Der Grund für das Fehlen verbindlicher Werte für 
Pklh ist in dem außerordentlich hohen Aufwand der erforderlichen 
Versuche zu sehen. Außerdem unterliegen solche Werte, soweit Ergeb- 
nisse vorliegen, der militärischen Geheimhaltung. 



1.4.6.3. Hohlladungen 

Wenn die bei der Detonation einer Sprengstoff ladung freigesetzte 
Energie durch eine Stoßwelle übertragen wird, dann nimmt die 
Zerstörungswirkung auf ein Objekt mit der Entfernung sehr stark ab, 
denn für die Zerstörung ist der Impuls je Flächeneinheit (Impulsdichte) 
entscheidend, und die Impulsdichte reduziert sich bei kugelförmiger 
Detonation mit r" 2 . Wird die Sprengstoffenergie jedoch durch eine 
Belegung der Ladung übertragen, so ist trotz des schlechten Wirkungs- 
grades bei dieser Übertragung auf größere Entfernung die Impulsdichte 
für die Querschnittsfläche des Belegungselementes wesentlich höher. 
Natürlich tritt diese hohe Impulsdichte nur in einem geringen Anteil des 
gesamten Raumwinkelbereiches um die Ladung auf. Die im Voran- 
gegangenen beschriebene Splitterladung ist letztlich genau so unter 
diesem Gesichtspunkt zu verstehen wie die hier zu erläuternden 
Hohlladungen. 



55 



Es lassen sich in grober Unterteilung drei Arten von Ladungen 
unterscheiden, bei denen in definierter Weise eine Energieübertragung 
vom detonierenden Sprengstoff auf die Belegung stattfindet: 

Sprengstoff beschleunigte Geschosse, 
Flachkegel-Hohlladungen und 
Spitzkegel- Hohlladungen. 

Bei den sprengstoffbeschleunigten Geschossen (s.S. 63) wird die 
Belegung bei der Detonation ohne wesentliche Verformung beschleu- 
nigt. Die Impulsdichte ist hier am geringsten. 

Die Belegung der Flachkegel-Hohlladung ist so gestaltet, daß sie sich 
unter der Detonationswirkung zu einem länglichen Projektil verformt; 
sie verringert also ihren Querschnitt, was zu einer Erhöhung der 
Impulsdichte führt. 

Die Spitzkegel-Hohlladung schließlich zeichnet sich durch eine Belegung 
aus, die nach der Beschleunigung durch die Detonation ,,kollapsiert", 
wobei ein Teil der Belegung seinen ursprünglichen Impuls in großem 
Umfang an den Rest abgibt. Diese Restbelegung hat dann bei kleinem 
Querschnitt eine extrem hohe Geschwindigkeit, also eine sehr günstige 
Impulsdichte. 

Die wichtigsten Merkmale und Eigenschaften dieser Ladungen, unter 
denen die Spitzkegel-Hohlladung die verbreitetste ist, sollen im folgen- 
den angegeben werden. 

Historisch gesehen, läßt sich die Hohlladung bis auf den Monroe-Effekt 
zurückverfolgen, zu dem es aber wahrscheinlich noch Vorläufer gibt. 
MONROE fand 1888, daß der Abdruck der senkrecht gegen eine 
Stahlplatte detonierenden zylindrischen Sprengstoff ladung wesentlich 
tiefer ist, wenn die Ladung an der der Stahlplatte zugewandten 
Stirnseite eine kegelförmige Ausnehmung hat. In den dreißiger Jahren 
dieses Jahrhunderts wurde dann in Deutschland [27] und den USA [28] 
die Auskleidung der Oberfläche des konischen Hohlraumes der Ladung 
entdeckt. Wenn die Ausnehmung mit festen Werkstoffen, vorzugsweise 
Kupfer, Silber oder Gold von 1 bis 2 mm Wandstärke belegt ist, dann 
kann die bei der Sprengung erzeugte Lochtiefe gegenüber der Monroe- 
Ladung um ein Vielfaches gesteigert werden. Diese Entdeckung führte 
zu ausgedehnten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, deren Ergebnis 
die heute vorliegende Vielzahl von panzerbrechenden Wirkteilen bei 
Projektilen unterschiedlichster Art ist. 

Als Auskleidungs- (Einlage-) Formen sind bei rotationssymmetrischen 
Hohlladungen Kalotten, f laschenf örmige Geometrien und gerade Kegel 
verwendet worden. Heute haben im wesentlichen die geraden Kegel mit 
einem Öffnungswinkel < 90° Bedeutung. Das Kegelmaterial ist Kupfer, 
das zum Schutz gegen Korrosion verzinkt oder cadmiert wird. 



56 



Den prinzipiellen Aufbau einer Spitzkegel-Hohlladung zeigt Bild 120. 

Übertrag ung slad ung 



\\\\\\v 



Detonator 




Inertkörper 



Einlage 



Hauptladung 



Bild 1 20. Spitzkegel-Hohlladung, prinzipieller Aufbau. 

Der Einlagekegel ist von der Hauptladung, die vorzugsweise aus 
TNT/Hexogen oder TNT/Oktogen besteht, umgeben. Daran schließt 
sich die Übertragungsladung und der Detonator an. Zur optimalen 
Lenkung der Detonationswelle wird häufig in die Ladung ein Inert- 
körper mit geringer Schallgeschwindigkeit oder starker Stoßdämpfung 
eingefügt. 

Die Auslegung der Ladung im einzelnen ist jeweils an die gegebenen 
Forderungen hinsichtlich Gewicht und Außenmaßen anzugleichen. 

Die Wirkungsweise der Hohlladungen sei anhand von Bild 121 erläutert, 
das eine schematisierte Momentaufnahme darstellt. 

Unter der Wirkung der streifend einfallenden Detonationswelle werden 
die Einlageelemente bei einem Druck von mehr als 10 5 bar so 
beschleunigt, daß sie in der Ladungsachse zusammentreffen. Die von 
der Detonation erfaßten Einlagebereiche sind nahezu geradlinig abge- 
knickt und bilden mit der Ladungsachse den Winkel ß, der über die 
gesamte Ladungsentwicklung praktisch konstant ist, wie u.a. TR IN KS 
aus Röntgenblitzaufnahmen nachweisen konnte. Die in der Mitte der 
Ladung zusammenschlagenden Einlageelemente teilen sich nun auf in 
den Stachel, der mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 5 m/s aus dem 
Ladungshohlraum austritt, und den Stößel, der nur einige 10 2 m/s 
Geschwindigkeit in der gleichen Richtung hat. Die panzerbrechende 
Wirkung der Ladung wird von dem Stachel hervorgerufen, der Stößel 
trägt dazu nicht bei. 



57 




Bild 121. Zur Wirkungsweise der Hohlladung, 

Die Erklärung für die Impulsaufteilung beim „Kollaps" der Einlage- 
elemente wurde durch BIRKHOFF u.a. [29] aufgrund hydrodynami- 
scher Überlegungen gegeben. Dabei wird eine konstante Fortpflanzungs- 
geschwindigkeit des Kollapspunktes vorausgesetzt, d.h. der Vorgang ist 
in bezug auf diesen Punkt stationär. Dann fließen die Einlageelemente 
in den Kollapspunkt ein und teilen sich so auf, daß der Gesamtimpuls 
erhalten bleibt. 

Die Ergebnisse dieser Theorie stimmen mit experimentellen Werten 
recht gut überein. Das sollte jedoch nicht zu der falschen Meinung 
führen, als ob das Einlagematerial z.B. im Stachel (früher auch als 
Strahl, in der angelsächsischen Literatur „jet", bezeichnet) im flüssigen 
oder gar gasförmigen Zustand vo^äge. 

Die wichtigen Formeln für die Hohlladung werden nachfolgend - 
bezogen auf eine ebene Geometrie - angegeben. Für die rotations- 
symmetrische Geometrie zeigen die Zusammenhänge eine ähnliche 
Tendenz, sind jedoch komplizierter. 

Die Geschwindigkeiten ergeben sich zu 

«Stachel = D [_L + cot ß + tan \ iß-*)] (43) 

cos ot 1 sin p z i 

und 

vstoße, = D ^y^[ s lV " -t ß - tan J <ß- Q ) ] (44) 



58 



mit D als Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffes. 
Die Massen berechnen sich zu 

mstachel = t| m (1 — COS ß) (45) 

und 

mstößel = m(1+cos/3) (46) 
mit m als Gesamtmasse der Einlage. 

In diesen Formeln ist der Winkel ß nur durch Röntgenblitzaufnahmen 
zugänglich; der Differenzwinkel ß - a variiert um 1 0° < ß - a < 20°. 
Mit ß wird der Beschleunigungsvorgang der Belegung durch den 
detonierenden Sprengstoff beschrieben. Nach Gleichung (45) und (46) 
ergibt sich bei ß = 40° 

mstachel/mstößel = 0,13. 

Bei rotationssymmetrischen Hohlladungen ist das Massenverhältnis auf 
Kosten der mittleren Stachelgeschwindigkeit, die geringer ist, als sich 
nach Gleichung (43) errechnet, größer. 

Die hydrodynamische Betrachtungsweise ist auch auf den Eindringungs- 
vorgang des Stachels im Zielmaterial angewandt worden; siehe Bild 1 22. 
Der mit der Geschwindigkeit vstachel auf das Zielmaterial auftreffende 
Hohlladungsstachel verdrängt dieses Material und verbraucht sich dabei. 
Der Lochboden wandert mit der Geschwindigkeit u in das Ziel. Diese 
Lochbodengeschwindigkeit wird wieder als konstant, der Eindringungs- 
vorgang also als stationär angenommen. 




Bild 1 22. Zum Eindringvorgang des Stachels. 



59 



Dann strömt für den. mit dem Lochboden bewegten Beobachter das 
Zielmaterial von rechts mit u und das Stachelmaterial von links mit 
vstachel — u zusammen. Für den Staudruck am Lochboden gilt also 

^■pstachel (vstachel - u) 2 =1 pzieiu 2 , (47) 

wobei pstachel die Dichte des Stachelmaterials und pziel die des 
Zielmaterials ist. Nach Gleichung (47) führen Kupfer als Einlagematerial 
und Stahl als Zielmaterial je nach Stachelgeschwindigkeit zu Loch- 
bodengeschwindigkeiten von 2500 m/s < u < 3000 m/s. Dieser 
Wertebereich ist auch experimentell verifiziert worden. EICHEL- 
BERGER [30] hat die rechte Seite von Gleichung (47) noch durch ein 
additives Glied erweitert, das die Festigkeit des Zielmaterials berück- 
sichtigt. 

Die Gesamteindringtiefe T des Stachels berechnet sich nach dem 
hydrodynamischen Modell zu ^ 

T = L ( "Stachel ) 2 (48) 
PZiel 

mit L als Gesamtlänge des Stachels. 

Mit serienmäßig hergestellten Hohlladungen moderner Entwicklung 
werden mehr als sechs Einlagedurchmesser Panzerstahl durchschlagen. 
Von besonders hochgezüchteten Versuchsladungen werden Eindring- 
tiefen bis zu 10 Einlagedurchmessern berichtet. 

An dieser Stelle sei besonders hervorgehoben, daß die Durchschlags- 
leistung von Hohlladungen in sehr starkem Maße von der physikalischen 
und geometrischen Qualität des Einlagekegels, dar Homogenität der 
Sprengstoffladung und der guten Zentrierung aller Bauteile einschließ- 
lich der Übertragungsladung mit Detonator abhängt. 

Bedingt durch die geometrischen Eigenschaften der rotationssymme- 
trischen Einlage — der Massenzufluß zum Kollapspunkt nimmt laufend 
zu — tritt hier im Stachel ein Geschwindigkeitsgradient auf, der bald 
nach der Stachelentstehung zu einer Auflösung in Einzelelemente führt. 
Wenn diese Einzelelemente in das Zielmaterial eindringen, so plastifi- 
zieren sie dort mehr Material in Richtung der Lochfortpf lanzung als«sie 
verdrängen. Da die zusätzliche Plastif izierung sich mit einer charakte- 
ristischen Geschwindigkeit vom Lochboden wegbewegt und dann 
abklingt, ist ein Optimum im Abstand der Stachelelemente zueinander 
zu erwarten, das auftritt, wenn die Vorplastif izierung durch das 
vorangegangene Element weit genug fortgeschritten, andererseits noch 
nicht abgeklungen ist. 

Diese Überlegung erklärt den experimentellen Befund, wonach die 
maximale Durchschlagsleistung einer Hohlladung in einem bestimmten 
Abstand vom Ziel erreicht wird; siehe dazu Bild 1 23. 



60 




LÜ 





I ^»0 

^— \ 



• s opt. 



0 



0 



2 




8 



10 Kai. 



Bild 1 23. Spitzkegel-Hohlladung; Abhängigkeit der Eindringtiefe T 
vom Ladungsabstand s. 

Die Hohlladung verliert leider ihre große Durchschlagsleistung, wenn sie 
rotiert. Bei Drehzahlen, wie sie zur Geschoßstabilisierung erforderlich 
sind, werden nur noch unbedeutende Eindringtiefen erreicht. Der 
Grund für dieses Verhalten liegt in der Störung des Kollapsvorganges 
durch Überlagerung der Radialgeschwindigkeit zur Ladungsachse hin 
mit der rotationsbedingten Tangentialgeschwindigkeit. Bemühungen, 
die Tangentialgeschwindigkeit durch besondere Formgebung der Ein- 
lage („Stufenkegel") zu kompensieren, waren bisher nur bedingt 
erfolgreich. 

So werden Spitzkegel-Hohlladungen ohne Drall oder nur mit sehr 
geringem Drall verschossen. Eine Ausnahme bildet das Gessner- 
Geschoß, bei dem die Hohlladung in einem drallstabilisierten Geschoß 
durch Kugellager aufgenommen ist, so daß sie nicht mit rotiert. 

Um den Nachteil der starken Drallabhängigkeit der Durchschlagslei- 
stung bei den Spitzkegel-Hohlladungen zu vermeiden, wurden sogenann- 
te Flachkegel-Hohlladungen entwickelt. Auf diesem Gebiet konnte 
Rheinmetall in den letzten Jahren durch ausgedehnte Forschungsarbei- 
ten wichtige Beiträge leisten [31 1. 

Bei der Flachkegel-Hohlladung besteht die Einlage aus einem Kegel von 
130 bis 140° Öffnungswinkel. Die Wandstärke ändert sich über dem 
Radius von der Mitte her zunehmend (progressive Einlage) oder 
abnehmend (degressive Einlage). Von praktischer Bedeutung ist insbe- 
sondere die progressive Einlage, wie sie in Bild 1 24 dargestellt ist. 

Unter der Wirkung der detonierenden Sprengstoffsäule werden die 
Einlageelemente beschleunigt. Die zentralen Bereiche werden von der 



61 




\ \ W \\ 

\\\\\\ 
\\\\\\ 

\ N \ \ \\1 
\ N \\\N 



Einlage 



Spreng- 
stoff 

Hülle 



Bild 1 24. Die progressive Einlage der Flachkegel-Hohlladung. 

Detonationsfront zuerst getroffen und erhalten aufgrund der geringsten 
Dicke die größte Geschwindigkeit. Sie eilen also den übrigen Einlage- 
elementen voraus. Aufgrund des Kegelwinkels erhalten die außermitti- 
gen Elemente eine Impulskomponente zur Mitte. Die Geschwindigkeit 
nimmt zum Rande hin kontinuierlich ab. Durch den Geschwindigkeits- 
gradienten und die Bewegung der Ladung zur Mitte hin entsteht ein 
langgestrecktes Projektil mit dem Zentralbereich der Einlage in der 
Spitze und den Randpartien am Ende. Praktisch die gesamte Masse der 
Einlage findet sich im Projektil wieder. Die Geschwindigkeit der 
Projektilspitze erreicht, bei gut dimensionierten Ladungen Werte über 
4000 m/s. Am Ende des Projektils werden 1 300 bis 1 700 m/s gemessen. 

Der Geschwindigkeitsgradient führt nach einer gewissen Flugstrecke zur 
Auflösung des Projektils, die für die Durchschlagsleistung nachteiligt ist. 
Andererseits sollte eine weitgehende Streckung erreicht werden. Des- 
halb gibt es für Flachkegel-Hohlladungen, ähnlich wie bei den Spitz- 
kegel-Hohlladungen, einen für die Durchschlagsleistung optimalen Ab- 
stand vom Ziel. 

Die Durchschlagsleistung im Stand ohne Rotation beträgt bei Flach- 
kegel-Hohlladungen etwa 3,5 Einlagedurchmesser. 

Wegen des anderen Bildungsmechanismus des wirksamen Teiles der 
Ladung ist die Flachkegel-Hohlladung wesentlich weniger drallabhängig 
als die Spitzkegel-Hohlladung. Wie bei beiden Ladungsarten die Durch- 
schlagsleistung in Kalibern mit der Umfangsgeschwindigkeit U ab- 
nimmt, zeigt Bild 125. 

Man erkennt, daß von U = 25 m/s an der flache Kegel dem spitzen 
überlegen ist. Da für drallstabilisierte Geschosse U > 25 m/s ist, liegt 
hier der Anwendungsbereich der Flachkegel-Hohlladung. 

Zu der Projektilgeschwindigkeit im Stand überlagert sich wegen des 
insgesamt geringeren Betrages noch zu einem merklichen Anteil die 
Geschoßgeschwindigkeit vor dem Ziel v z . So lassen sich bei drallstabili- 
sierten Mehrzweck-Geschossen (Panzerdurchschlag und Splitter- 



62 



7 
Kol 




0-1 1 1 1 1 

0 25 50 75 KX)m/s 

Umfangsgeschwindigkeit U 

Bild 125. Die Abhängigkeit der Durchschlagsleistung rotierender 
Hohlladungen von der Umfangsgeschwindigkeit 



Wirkung), wo leicht der größte Geschoßquerschnitt für die Einlage 
ausgenützt werden kann, Durchschlagsleistungen in Panzerstahl von 
zwei Geschoßkalibern ziemlich unabhängig von der Kampfentfernung 
mit Sicherheit erreichen. Die Austrittsöffnung des durchgeschlagenen 
Loches und die Wirkung hinter der Platte sind größer als bei der 
Spitzkegel-Hohlladung. 

Abschließend zur Flachkegel-Hohlladung seien noch zwei Einzelheiten 
erwähnt: Zur Steigerung der Durchschlagsleistung, insbesondere auch 
bei rotierenden Ladungen, wird vor der Einlage eine metallische Düse 
angebracht. Außerdem sollte die Ladung im Bereich der Einlage seitlich 
hinreichend verdämmt sein. 



Sprengstoffbeschleunigte Geschosse bestehen aus Platinen verschiedener 
Metalle, die wie die Hohlladungseinlagen vorzugsweise stirnseitig auf 
Sprengstoffladungen aufgebracht werden. Neben unterschiedlicher mili- 
tärischer Anwendung haben entsprechende Ladungen Bedeutung für die 
Hyperschallforschung. Es lassen sich mit stabilen Projektilen Geschwin- 
digkeiten zwischen 2000 und 6000 m/s darstellen, mit denen u.a. 
Meteoriteneinschläge in Satelliten simuliert werden. 



63 



Ein wichtiges Hilfsmittel bei der Untersuchung von Hohlladungen sind 
Röntgenblitzanlagen; in Bild 1 26 werden je eine Röntgenblitzaufnahme 
von einer Spitzkegel-, einer Flachkegel-Hohlladung ,und von spreng- 
stoffbeschleunigten Projektilen gezeigt. 




Spitzkegel- Höh Iladung 




Flachkegel-Hohlladung 




« * 
ii 



Sprengstoff beschleunigtes Projektil 

Bild 126. Röntgenblitzauf nahmen von Hohlladungen. 
64 



1 .5. Pyrotechnische Sätze 



Zu den Explosivstoffen sind, wie unter 1.2 angeführt, auch die 
pyrotechnischen Sätze zu zählen, von denen nachfolgend einige von 
militärischer Bedeutung beschrieben werden. Eine ausführliche Dar- 
stellung findet sich in dem Buch von ELLERN [32]. 



1.5.1. Leuchtsätze 

Bei den Leuchtsätzen ist zu unterscheiden zwischen Sätzen für 
Leuchtspuren und solchen für Leuchtgeschosse zur Kampffeldbeleuch- 
tung (Sterne). 

Leuchtspursätze haben je nach Farbe der Flamme folgende Zusammen- 
setzung: 



Weiß: 


Bariumnitrat 
AI-Pulver 
Schwefel 
Binder 


65 Gew. % 
20 Gew. % 
12 Gew. % 
3 Gew. % 


Rot: 


Kaliumchlorat 

Strontiumoxalat 

Binder 


65 Gew. % 
26 Gew. % 
9 Gew. % 


Gelb: 


Kaliumnitrat 
Natriumoxalat 
Magnesium-Pulver 
Binder 


28 Gew. % 
28 Gew. % 
42 Gew. % 
2 Gew. % 


Grün: 


Bariumchlorat 
Binder 


86 Gew. % 
14 Gew. % 



Diese Rezepturen sind nur Beispiele, die sich durchaus variieren lassen. 
Für die Lichtleistung ist die Korngröße der eingebrachten Komponen- 
ten wichtig. Die enthaltenen Metallsalze werden angeregt und die 
erzeugten Metallionen emittieren ein im sichtbaren Bereich liegendes 
charakteristisches Licht. 

Sternsätze basieren auf der Oxidation von Aluminium- und/oder Magne- 
siumpulver. Als Oxidatoren werden Peroxide, Nitrate, Chlorate oder 
Perchlorate der Alkali- oder Erdalkalimetalle verwendet. Metallpulver 
und Oxidator werden mit einem Binder versetzt und gepreßt. Die Be- 
urteilungskriterien für Sternsätze sind die oberflächenspezifische Licht- 
leistung und die Brenndauer. 

Da Sternsätze erhebliche mechanische Beanspruchung erfahren (Ge- 
schoßbeschleunigung und Ausstoß), ist auch auf gute Festigkeitseigen- 
schaften zu achten. 



G5 



Als Anfeuerungssatz für Leuchtspuren und auch für Sternsätze hat sich 
die Zusammensetzung: 

Kaliumnitrat 59 Gew. % 

Bariumnitrat 10 Gew. % 

Schwefel 1 5 Gew. % 

Holzkohle 6 Gew. % 

Aluminium-Pyroschliff 6 Gew. % 

Dextrin 4 Gew. % 

bewährt, der ohne leuchtende Flamme abbrennt (Dunkelspur). 



1.5.2. Rauch- und Nebelsätze 

Rauch- und Nebelsätze erzeugen feinverteilte Aerosole aus Oxiden oder 
Chloriden. Auch Zusätze von Farbstoffen sind bekannt. Rauchsätze 
werden zur Markierung und Nebelsätze zur Sichtbehinderung vor 
eigenen oder in feindlichen Stellungen verwendet. 

Als Zusammensetzungen für Rauchsätze finden häufig Anwendung: 

Kaliumchlorat 33 Gew. % 

Tylose 3 Gew. % 

Sudanorange 30 Gew. % 

Sudanblau 9 Gew. % 

Milchzucker 22 Gew. % 

Kieselgur 3 Gew. % 

und 

Kaliumnitrat 52 Gew. % 

Schwefel 1 1 Gew. % 

Holzkohle 7 Gew. % 

Zinkschliff 30 Gew. % 

Bei Nebelsätzen wird durch Umlagerung des Chlors von Chlorparaffinen 
vorzugsweise Zinkchlorid freigesetzt. Die klassische ,,Berger-Mischung" 
besteht aus Hexachloräthan, Zinkstaub und Zinkoxid. 



Außerdem ist ein sogenannter Kaltnebelsatz folgender Zusammen- 
setzung bekannt: 

Roter Phosphor 10 Gew. % 

Kaliumnitrat 30 Gew. % 

Ammoniumchlorid 60 Gew. % 

Das- erzeugte Aerosol besteht hier aus Phosphorpentoxid und ver- 
dampftem Ammoniumchlorid. 



66 



1.5.3. Knallsätze 



Zur akustischen Darstellung von Abschüssen oder Einschlägen z.B. in 
Manövern findet Munition mit Knallsätzen Verwendung, bei denen es 
auf eine schnelle exotherme Umsetzung zur Erzeugung einer Stoßwelle 
in der Luft ankommt. Aus der Vielfalt möglicher Rezepturen sei hier 
folgende Mischung angeführt: 

Kaliumperchlorat 75 Gew. % 

Aluminium-Pulver 25 Gew. % 



1.5.4. Brandsätze 

Pyrotechnische Sätze in Brandmunition sind nach zweierlei Wirkung zu 
unterscheiden: Sie können brennbares Material im Ziel entzünden oder 
selbst den Brennstoff darstellen. 

Für die Zündung von Bränden kommt es auf eine räumlich begrenzte 
Erzeugung hoher Temperaturen an. Hierzu eignen sich Sätze aus 
Oxydatoren mit Aluminium oder Magnesium, Thermitsätze (Eisenoxid 
und AI-Pulver) und Phosphor. 

Größere Mengen von weißem Phosphor sind auch als Brennstoff im 
Sinne der getroffenen Unterscheidung anzusprechen; die Wirkung dieses 
Brandmittels ist ebenso verheerend wie die von Napalm, das in jüngerer 
Zeit häufig eingesetzt wird. Napalm ist mit Aluminiumseifen gelatir 
niertes Benzin (90 bis 95 %). 



1.5.5. Sonstige Sätze 

Neben den erwähnten Sätzen sind in den letzten Jahren Stoff mischun- 
gen untersucht worden, die sich gasfrei umsetzen und sehr hohe 
Temperaturen entwickeln. Solche Mischungen sind z.B. 

Magnesium/Tellur, 
Titan/Antimon/Blei, 
Silizium/Bleimennige (Pb 3 0 4 ). 

Diese Stoffe werden in der Literatur als Koruskative bezeichnet. Sie 
eignen sich u.a. als Infrarot- Leuchtsätze oder zur Anfeuerung von 
Treibladungen, wenn hier gaserzeugende Anfeuerungssätze unerwünscht 
sind. 



67 



Literatur 



[1 ] Stettbacher, A.: Spreng- und Schießstoffe. Zünich 1948. 

[2] Behrens, H.: Grundlagen der Entwicklung neuer Raketentreibmit- 

tel in den USA. Wehrt. Monatsh. 55 (1958), Seite 344-354. 
[3] Sarner, S. F.: Propellant Chemistry. New York 1 966. 
[4]Dadieu, A.; Damm, R.; Schmidt, E. W.: Raketentreibstoffe. Wien 

1968. 

[5] Rocketdyne: Theoretical Performance of Rocket Propellant 

Combinations. Firmenschrift. 
[6] Berthmann, A.: Explosivstoffe. Winacker-Küchler, Chemische 

Technologie, Bd. 4. München 1960. 
[7] Treumann, H.: Explosive Stoffe. Hütte, Taschenbuch der 

Werkstoffkunde, 4. Aufl., S. 1251-1259. 
[81 Urbanski, T.: Chemie und Technologie der Explosivstoffe. Leipzig 

1961. 

[9] Corner, J.: Theory of the Interior Bai listics of Guns. New York 
1950. 

[101 Cranz, C: Lehrbuch der Ballistik, Bd. II. Berlin 1926. 

[1 1 l Spengler, G.; Büchner, E.: Brennstoff-Chemie 44 (1963), S. 217. 

[12] Muraour, H.; Aunis, G.: Explosivstoffe 2 (1954), S. 154. 

[13] Kutterer, R.E.: Ballistik. 3. Aufl., Braunschweig 1959. 

[141 Kast ' H -; Metz, L.: Chemische Untersuchung der Spreng- und 

Zündstoffe. 2. Aufl., Braunschweig 1944. 
[15] Schmitz, O.: Artl. Monatsh. 84 (1913), S. 489; 86 (1914), S. 85. 
[16] Wasag-Chemie AG: Explosivstoffe. 1961, Firmenschrift. 
[17] Holston Army Ammunition Plant, Technical Data AD 665 624; 

April 1965. 

[ 18] Koenen, H.; Ide, K.H.; Swart, K.-H.: Explosivstoffe 9 (1961), S. 4, 
S. 30. 

119] Ide, K. H.; Haeuseler, E.; Swart, K.-H.: Explosivstoffe 9 (1961), S. 
195. 

[20] Chapman, D. L.: Phil. Mag. 47 (1899), S. 90. 
[21]Jouguet, E.: Journ. d. Math. 1 (1905), S. 347. 
[22] Becker, R.: Stoßwelle und Detonation. Z. f. Physik 8 (1922), S. 
321-362. 

[23] Hansel, H.: Wehrt. Monatsh. 60 (1963), S. 97-107, S. 272-278. 
[24] Lindeijer, E.W.; Leemans, J.S.: Explosivstoffe 16 (1968), S. 
145-151. 

[25] Held, M.: Explosivstoffe 15 (1967), S. 265; 16 (1968), S. 49. 

[26] Molitz, H.: Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik mit ihren 
Anwendungen in der Ballistik. Weil, CCG-Kurs, 1 1 .2.1 970. 

[27] Trinks, W.: Rechnerische Untersuchungen über die Abhängigkeit 
der Wirkung verkleideter Hohlsprengkörper von ihren Bestim- 
mungsgrößen. Bericht des Bevollmächtigten für Sprengstoffphysik 
43/6. 

[28] Cook, M.A.: The Science of High Explosives. New York 1966. 



(53 



Taylor, Sir G.: 

[29 J Birkhoff, D.P.; Mac Dougall; Pugh, E.M.; ig (1948), S. 

Explosives with Lined Cavities. Journ. Appl. v 
563-582. 

[30] Eichelberger, R. J.: Journ. Appl. Phys. 27 (1956), b - 
[31 ] D BP 1 137 351, Drallstabilisiertes Hohlladungsgeschoß, 

DBP 1 234 584, Drallstabilisiertes Hohlladungsgeschoß mit Ein- 
lage. 

[32] Ellern, H.: Military and Civilian Py rotechnics. New York 1968. 



[33] Glasstone, S.: The Effects of Nuclear Weapons. Washington 
1962. Deutsche Übersetzung: Leutz, H.: Die Wirkungen der 
Kernwaffen. Köln 1964. 



69 



2. Innere Ballistik 



Die innere Ballistik hat den Antrieb von Projektilen zum Gegenstand, 
wie er in der Rohrwaffe durch den auf den Geschoßboden wirkenden 
Gasdruck oder bei der Rakete durch den rückwärtigen Austritt eines 
Gassfrahls erfolgt. 

Die dem Projektil übertragene kinetische Energie oder die gegen eine 
äußere Kraft, wie z.B. den Luftwiderstand bei Raketen, zu leistende 
Arbeit wird im allgemeinen durch die exotherme Reaktion von festen 
oder flüssigen chemischen Treibmitteln aufgebracht. Insofern sind ins- 
besondere die Rohrwaffen zu den Wärmekraftmaschinen zu rechnen. 

Bei den Raketen für Weltraumprojekte spielen neben chemischen 
Antrieben zunehmend auch elektrische und Kernenergie-Antriebe eine 
Rolle. 

Die Aufgabe der inneren Ballistik ist es, den Ablauf des Antriebsvor- 
ganges in der Rohrwaffe oder Rakete zu berechnen, d.h. entweder bei 
vorgegebenen Parametern des innenballistischen Systems die Geschwin- 
digkeit und den Gasdruck theoretisch zu ermitteln oder die System- 
parameter aufgrund einer Forderung für Gasdruck und Geschwindigkeit 
festzulegen. 

Im folgenden wird zunächst eine Übersicht über die Berechnung von 
Rohrwaffen gegeben und anschließend einiges über die Auslegung von 
Raketenantrieben ausgeführt. 



2.1. Innere Ballistik der Rohrwaffen 

Der Vorgang der Schußentwicklung ist recht komplex, da mit den 
thermodynamischen und gasdynamischen Vorgängen auch komplizierte 
reaktionskinetische Abläufe der Umsetzung der Treibmittel in heiße 
Gase gekoppelt sind. Wenn es dennoch gelingt, innenballistische 
Systeme so zu berechnen, daß die theoretischen Ergebnisse in brauch- 
barer Übereinstimmung mit den entsprechenden Experimenten sind, so 
ist das möglich, weil sich in der Praxis die gasdynamischen Aspekte im 
allgemeinen vereinfacht zusammenfassen und die Kinetik der Pulver- 
umsetzung durch empirische Formeln beschreiben lassen. 

Die Ansätze zur mathematischen Beschreibung der innenballistischen 
Vorgänge gehen zurück auf R l=SAL (1864), SARRAU (1876), SEBERT 
und HUGONIOT (1882), LIOUVILLE (1895) und CH ARBONN IE R 
(1908). Halbempirische Berechnungsverfahren sind von VALLIER 
(1899) und HEYDENREICH (1900) angegeben worden. Seither ist eine 
große Zahl von Veröffentlichungen über innenballistische Probleme 
erschienen, wobei heute die gasdynamischen Fragen überwiegen. 



70 



2.1.1. 



Der Aufbau einer Rohrwaffe 



Für das Verständnis der weiteren Ausführungen dieses Kapitels ist es 
zweckmäßig, anhand des innenballistischen Aufbaus von Rohrwaffen 
die verwendeten Begriffe kurz zu erläutern. Auf ausführlichere Beschrei- 
bungen in diesem Buch wird an den entsprechenden Stellen hingewie- 
sen. 

An einer Waffe interessieren hier 

- das Rohr mit Verschluß, 

- das Geschoß und 

- die Treibladung mit Anzündelement und Anfeuerung. 



In Bild 201 ist ein geladenes Rohr schematisch dargestellt. Es besteht 
aus einem gezogenen oder auch glatten Teil, in dem sich das Geschoß 
unter der Wirkung des Gasdrucks nach vorn bewegt; dieser Teil des 
Rohres entspricht dem Geschoßweg. Der Innendurchmesser über dem 
Geschoßweg ist das Kaliber des Rohres; es wird bei gezogenen Rohren 
über den Feldern gemessen (s. Bild 1136). Nachhinten schließt sich der 
Ladungsraum an, dessen Durchmesser in der Regel größer ist als der 
Kaliberdurchmesser. Der Übergang vom Ladungsraum zum gezogenen 
Teil ist kegelförmig ausgeführt und wird Übergangskegel genannt. 





\ 


w 




; 




Ladungs- 
räum ** 


yf4 ////// A 

Geschoßweg ( gezogener Teil) 

Seelenlänge 



Bild 201 . Schematische Darstellung eines geladenen Rohres. 



Die Außenform des Rohres legt der Rohrkonstrukteur aufgrund des an 
der jeweiligen Stelle des Rohres auftretenden maximalen Gasdrucks un- 
ter Berücksichtigung der Festigkeit des verwendeten Werkstoffes fest 
(s. auch Kap. 8, Geschütze) . 

Den hinteren Abschluß des Rohres bildet der Verschluß, der je nach Art 
der zu verschießenden Munition verschieden ausgeführt wird und so 
auszulegen ist, daß der maximale bei der Schußentwicklung auf ihn 



71 



wirkende Gasdruck aufgenommen wird. Bei Patronenmunition mit 
Hülsen aus metallischen Werkstoffen übernehmen diese die Abdichtung 
des Rohres im Bereich des Verschlusses; bei Patronen mit verbrennbarer 
Hülse oder bei getrennter Munition mit Beutelkartuschen o.ä. ist am 
Verschluß eine besondere Dichtung (R inqliderunq, plastische Liderung) 
vorzusehen (s. Abschnitt 8.1 .2.5, Liderungen). 

Die in das Rohr eingebrachte Munition besteht aus dem Geschoß sowie 
der Treibladung mit Anfeuerung und Anzündelement. Bei Patronen- 
munition ist die Treibladung einschließlich Anfeuerung und Anzündele- 
ment in einer Hülse untergebracht, mit der das Geschoß durch Würgen 
oder Kleben verbunden ist. Bei getrennter Munition sind Treibladung 
und Anfeuerung zusammen in Beutelzeug eingenäht oder anderweitig 
zusammengehalten, und das Anzündelement wird gesondert in eine 
Aufnahme im Verschluß geladen (vgl. Kap. 1 1 , Munition). 

Die Abdichtung .zwischen Geschoß und Rohr erfolgt bei gezogenen 
Rohren durch das Führungsband, das gleichzeitig den Drall auf das 
Geschoß überträgt. Glatte Rohre werden durch ringförmig um das 
Geschoß angebrachte Bänder verschiedenster konstruktiver Ausführung 
abgedichtet (vgl. Kap. 1 1 , Munition). 

Über den Drall, die Drallarten, die Leistenkraft (d.i. die Führungskraft, 
die bei der Drallübertragung auf das Geschoß an dessen Umfang im 
Bereich der Führungsbänder auftritt), über die für die Dimensionierung 
der Züge und dör Führungsbänder maßgebende Flächenpressung an der 
Zugflanke sowie über die Reibungsarbeit der Führunqsbänder ist 
Näheres unter Abschnitt 1 1 .5, Die Beanspruchung der Geschosse beim 
Abschuß, ausgeführt. 

Um beim Laden getrennter Munition die für einen reproduzierbaren 
innenballistischen Ablauf erforderliche Konstanz der Verbrennungs- 
raumlänge zu erreichen, sind Rohr und Geschoß so auszubilden, daß das 
Geschoß immer in einer definierten Lage angesetzt werden kann. 



2.1.2. Der Vorgang der Schußentwicklung 

Die Schußentwicklung läuft in folgender Weise ab: Nach dem Laden der 
Munition und dem Schließen des Verschlusses wird das Anzündelement 
durch einen mechanischen Schlag oder eine elektrische Spannung zum 
Ansprechen gebracht. Der im Anzündelement freigesetzte Strahl heißer 
Partikel entzündet die Anfeuerungsladung, deren Aufgabe es ist, die 
Anzündung auf der gesamten Oberfläche des Treibladungspulvers mög- 
lichst gleichzeitig einzuleiten (vgl. Kap. 1 3, Zünder). 

Der Zeitbedarf vom Auftreffen des Schlagbolzens auf das Anzündele- 
ment oder von der Auslösung der elektrischen Anzündung bis zum Be- 
ginn der Umsetzung des Treibladungspulvers liegt bei kleinkalibrigen 



72 



Waffen unter einer Millisekunde und erreicht bei größeren Kalibern 
Werte von mehreren 10 Millisekunden. Wenn der Anzündvorgang eine 
längere Zeit beansprucht, ist das ein Hinweis auf eine unzureichende 
Anfeuerungsladung, die eine Vergrößerung der Streuung der ballisti- 
schen Werte zur Folge hat. 

Die Anfeuerung des Treibladungspulvers kann je nach Wahl der 
Zusammensetzung der Anfeuerungsladung durch heiße Gase (Druck- 
zündung) oder durch Emission heißer Korpuskeln (Flammenzündung) 
erfolgen. Welche Art der Anfeuerung gewählt wird, hängt von der Art 
des Treibladungspulvers, dem möglichen Ladungsaufbau und anderen 
Gesichtspunkten, wie Waffenverschmutzung usw., ab. 

Wenn die Treibladung angezündet ist, beginnt sie sich in gasförmige 
Produkte, die sogenannten Schwaden umzusetzen, die je nach den 
chemischen Bestandteilen Temperaturen von 2000 bis 4000 K be- 
sitzen. (Das gilt für die heute als Treibladung mit wenigen Ausnahmen 
ausschließlich verwendeten rauchschwachen Pulver; beim Schwarz- 
pulver z.B. bestehen die Umsetzungsprodukte teilweise auch aus festen 
Stoffen. Auf die chemische Zusammensetzung der Pulver und ihr 
Abbrandverhalten wird in Kap. 1, Explosivstoffe, eingegangen.) Der von 
den heißen Pulvergasen zwischen Rohrverschluß und Geschoßboden 
erzeugte Gasdruck treibt nun das Geschoß an, so daß dieses bis zum 
Austritt an der Rohrmündung zunehmend an Geschwindigkeit gewinnt. 
Die charakteristische Form des Druckverlaufs im Rohr wird dabei bis 
zur vollständigen Umsetzung des Pulvers durch folgende gegenläufige 
Vorgänge bestimmt: 
Die Umsetzungsgeschwindigkeit des Pulvers nimmt mit wachsendem 
Druck stark zu, was zu weiterer Druckerhöhung führt. 

Unter dem Einfluß des Drucks nimmt das Geschoß kinetische Ener- 
gie auf, die den Pulvergasen entzogen wird, was zu einer Druckverringe- 
rung führt; gleichzeitig wird mit der Bewegung des Geschosses das den 
Pulvergasen zur Verfügung stehende Volumen größer, was zu einer 
weiteren Druckverringerung führt. 

Daher steigt im Normalfall der Gasdruck im Rohr über dem Geschoßweg 
bis zu einem maximalen Wert an und fällt dann wieder ab, bis das Ende 
der Pulverumsetzung erreicht ist (Bild 202a). Es sind jedoch auch Fälle 
möglich, in denen das Pulver vollständig umgesetzt ist, bevor ein echtes 
Maximum im Druckverlauf erreicht wurde (Bild 202b). Nach beendeter 
Pulverumsetzung fällt der Druck monoton entsprechend einer poly- 
tropischen Expansion ab. 

Bei der Auslegung der inneren Ballistik eines zu projektierenden Rohres 
ist auf jeden Fall darauf zu achten, daß durch entsprechende Wahl der 
Parameter der Pulverabbrand möglichst weit vorn im Rohr endet. Der 
eigentliche Antriebsvorgang des Geschosses dauert einige Millisekunden; 
es treten dabei Beschleunigungen bis zu 10 5 g auf. Die Mündungs- 
geschwindigkeit kann für militärische Anwendungen Werte über 
1500 m/s erreichen bei maximalen Gasdrücken von über 5000 bar. 



73 



Pulver 

vollständig 

umgesetzt 




Mündung 



Geschoßweg 



Bild 202a. 

Ende der Pulverumsetzung 
nach Erreichen des Druck- 
maximums. 



/ \ 
/ N 
Pulver 
vollständig 
umgesetzf 




^Mündung 



Geschoßweg 



Bild 202b. 

Ende der Pulverumsetzung 
vor Erreichen des Druck- 
maximums. 



Zur Beherrschung eines innenballistischen Systems ist neben Berech- 
nungen mit Hilfe theoretischer Ansätze eine möglichst weitgehende 
meßtechnische Erfassung aller Vorgänge unabdingbar. Einzelheiten 
hierzu finden sich in Kap. 14, Ballistische und waffentechnische 
Meßverfahren. Neben der Messung der Mündungsgeschwindigkeit spielt 
die Gasdruckmessung eine besondere Rolle. Hier steht zum einen das 
Verfahren der Stauchung von Probekörpern durch den Gasdruck zur 
Verfügung, mit dem ein Vergleichswert für den maximalen Gasdruck 
gewonnen wird. Wegen seiner Einfachheit und geringen Störanfällig- 
keit findet das Stauchkörperverfahren insbesondere bei der Abnahme 
von Liefermunition Verwendung. Bei Entwicklungsarbeiten hingegen 
wird der Gasdruck meist mit piezoelektrischen Gebern gemessen, durch 
die der Gasdruckverlauf über der Zeit beispielsweise auf dem Schirm 
eines Kathodenstrahloszillographen dargestellt werden kann. 

Einen typischen Gasdruckverlauf aus einer piezoelektrischen Registrie- 
rung zeigt Bild 203 (Triggerung beim Auftreffen des Schlagbolzens auf 
das Zündhütchen). In diese Abbildung sind auch die Definitionen der 
verschiedenen Zeitintervalle der Schußentwicklung eingetragen, wie sie 
vom Ballistischen Referat des Bundesamtes für Wehrtechnik und 
Beschaffung vorgeschlagen wurden. 



74 



Bild 203. Typischer Gasdruckverlauf über der Zeit und Definition 
der Zeitintervalle der Schußentwicklung. 



0 = Auftreffen des Schlagbolzens t, = Zündhütchenzeit 

1 = Druckbeginn im Zündhütchen t 2 = Zündverzugszeit 
2a = Bereich des Druckbeginns der Hauptladung t 3 = Du rch lauf zeit 

2 = 1 0 % des max. Gasdrucks t 4 = Schußzeit 

3 = Geschoßaustritt 



2.1.3. Die Energieverhältnisse beim Schuß 

Die durch die Umsetzung der Treibladung freigesetzte chemische 
Energie teilt sich bei der Schußentwicklung im wesentlichen in 
folgender Weise auf: 

Energie der Geschoßtranslation, 

Energie der Geschoßrotation, 

Energie der rücklaufenden Waffenteile, 

Energie zum Antrieb automatischer Waffen (gegebenenfalls), 
Strömungsenergie der Pulvergase, 
Innere Energie der Pulvergase, 

Erwärmung von Rohr, Geschoß und Hülse durch Reibung und 
Wärmeübergang, 

Arbeit gegen den Ausziehwiderstand bei Patronenmunition und 
Arbeit beim Einpressen des Geschosses in die Züge bei Drallgeschossen. 

Der Anteil der Geschoßrotation und des Waffenrücklaufs sowie 
gegebenenfalls der Antriebsenergie von automatischen Waffen an der 
Gesamtenergie ist sehr gering (insgesamt etwa 1 %); er kann daher 



75 



vernachlässigt werden. Die Arbeit gegen den Ausziehwiderstand und 
gegen den Einpreßwiderstand wird bei Berechnungen im allgemeinen 
ebenfalls vernachlässigt. Jedoch spielen der Auszieh- und der Einpreß- 
widerstand für die Einhaltung der ballistischen Daten der Munition 
durchaus eine Rolle. 

Der Energieverlust durch die Erwärmung des Rohres und der Munitions- 
teile bei der Schußentwicklung kann berücksichtigt werden, indem man 
mit polytropischer Expansion rechnet. Die Strömungsenergie der 
Pulvergase läßt sich durch Hinzufügen eines Anteils der Ladung 
(Mitführungsfaktor, Sebertscher Faktor) zu der zu beschleunigenden 
Geschoßmasse in der Rechnung erfassen (Näheres hierzu Abschnitt 
2.1.5.2, Die Druckverteilung im Rohr). Man rechnet also, wie auch in 
anderen Bereichen der Physik üblich, mit einer effektiven Masse. Es ist 
grundsätzlich möglich, auch die Energieverluste durch Rohrerwärmung, 
insbesondere die Reibungsverluste, in der effektiven Masse mit zu 
berücksichtigen. 

Von besonderem Interesse für die ' überschlägige Bemessung eines 
innenballistischen Systems ist nur der Anteil der Energie des Pulvers, 
der in kinetische Energie des Geschosses umgewandelt wird, also der 
thermische Wirkungsgrad r?th- Es gilt 

2m c Q ex 

Darin ist 



m p die Geschoßmasse (kg), 

m c die Treibladungsmasse (kg), 

v e die Mündungsgeschwindigkeit (m/s), 

Q ex die spezifische Explosionswärme (kJ/kg). 

Die spezifische Explosionswärme der gebräuchlichen Pulver liegt zwi- 
schen 3000 und 5000 kJ/kg (s. Kap. 1, Explosivstoffe). 

Der thermische Wirkungsgrad wird durch die innenballistischen Parame- 
ter des Systems bestimmt. Für 77 th werden je nach maximalem Gasdruck 
und Rohrlänge Werte zwischen 0,25 und 0,45 erreicht. 

Neben dem thermischen Wirkungsgrad wird für Berechnungen auch die 
spezifische Ladung 



f (2) 



benutzt, worin 



76 




(3) 



die Mündungswucht (kinetische Energie des Geschosses an der Mündung) 
bedeutet. Als Anhaltswert für die spezifische Ladung kann m cs = 
8 • 10~ 7 kg/J für v e = 1 000 m/s gelten. Zwischen r? tn und m cs gilt die 
Beziehung 



Wenn man für die Ermittlung der beim Schuß erzeugten kinetischen 
Energie von der vorstehend eingeführten effektiven Masse 

m* = m p + 6 m c (5) 

ausgeht, worin e der Mitführungsfaktor ist (e « 0,5), so erhält man eine 
Kennzahl, die im Hinblick auf das Nachfolgende als f e bezeichnet wer- 
den soll: 



2m c Q ex - 



(6) 



Für die automatische 20-mm-Kanone MK 20 Rh 202 z. B. ist £ e = 0,44. 



Mit Gleichung (6) wird häufig der Grenzwert der Mündungsgeschwindig- 
keit abgeschätzt, der mit einer konventionellen Kanone erreicht werden 
kann. Setzt man den oben eingeführten Ausdruck für m* in diese Glei- 
chung ein, so ergibt sich 



oder 



(8) 



Man erkennt, daß bei sonst festgehaltenen Parametern die Mündungsge- 
schwindigkeit um so mehr steigt, je kleiner das Verhältnis m p /m c wird. 
Ein Grenzwert wird erreicht, wenn die Geschoßmasse gegenüber der 
Treibladungsmasse beliebig klein ist. 



77 



In Bild 204 ist der Verlauf der Mündungsgeschwindigkeit nach Glei- 
chung (8) über m c /m p bei konstantem f e und e aufgetragen. Mit f e = 
0,46, e = 0,5 und Q ex = 3475 kJ/kg ergibt sich eine Grenzgeschwindig- 
keit von 2500 m/s. 




Bild 204. Abhängigkeit der Mündungsgeschwindigkeit v e vom Ver- 
hältnis des Ladungsgewichts m c zum Geschoßgewicht mp. 

Eine Grenzbetrachtung für diese Art der Abschätzung ist jedoch aus 
zwei Gründen unzulässig: Einmal kann man für die maximal erreich- 
bare Geschwindigkeit nicht von Werten für £ e ausgehen, wie sie bei nor- 
malen Geschwindigkeiten auftreten, zum anderen ist das einfache gas- 
dynamische Modell, das zur effektiv zu beschleunigenden Masse m* 
führt, gerade für eine Grenzbetrachtung nicht mehr gültig. 



Von der instationären Gasdynamik ausgehend, hat H. SCHARDIN |1| 



(9) 



abgeleitet mit a als Schallgeschwindigkeit in den Pulvergasen. Dabei ist 
vorausgesetzt, daß das Geschoß die größte in den Gasen auftretende 
Partikelgeschwindigkeit annimmt und daß der Druck vor dem Geschoß 
gleich Null ist (evakuiertes Rohr). 

Die so berechnete Grenzgeschwindigkeit liegt je nach Art des verwende- 
ten Pulvers bei v e rriax % 8000 m/s. 

Die innere Energie der Pulvergase zu dem Zeitpunkt, in dem das 
Geschoß die Mündung verläßt, ergibt sich aus dem Gesamtvolumen des 
Rohres und dem zu diesem Zeitpunkt bestehenden Gasdruck, dem 
Mündungsgasdruck. Bei einem vorgegebenen Rohr ist die restliche 
innere Energie der Pulvergase auf Kosten der Geschoßenergie um so 
höher, je höher der Mündungsgasdruck ist. Deshalb ist ein hoher 
Mündungsgasdruck immer ein Hinweis auf einen schlechten thermischen 
Wirkungsgrad. 



78 



2.1.4. 



Gasdruck und Rohrauslegung 



Für die Konstruktion eines Waffenrohres, durch das ein Geschoß eine 
bestimmte Mündungsgeschwindigkeit erreichen soll, müssen der Gas- 
druckverlauf, insbesondere der maximale Gasdruck, und der Geschoßweg 
bekannt sein. Die genaue Ermittlung dieser Größen setzt Berechnungs- 
verfahren voraus, wie sie in den nachfolgenden Abschnitten behandelt 
werden. Eine schnelle Übersicht über die für die geforderte Mündungs- 
wucht notwendige Auslegung des Rohres läßt sich aber aus der nachfol- 
genden Betrachtung gewinnen. 




Bild 205. Gasdruckverlauf über dem Geschoßweg. 



Die dem Gasdruckdiagramm (Bild 205) entsprechende Arbeit findet 
sich im wesentlichen in der kinetischen Energie des Geschosses und der 
Pulvergase wieder: 

x e m n + em c _ 
r pAdx=— ^ ?v* (10) 



mit A als Rohrquerschnittsfläche (Seelenquerschnitt). Das Arbeitsinte- 
gral wird durch 

x e 

j pAdx = pAx e (11) 
b 

ersetzt. Darin bedeutet p den mittleren Gasdruck, der durch 
- o pdx 

P = — (12) 

x e 

definiert ist. 

Zwischen p und p m wird die Beziehung 

?7p = — (13) 
P Pm 

eingeführt, wobei r? p als Druckverhältnis bezeichnet wird. 

79 



Wenn man den Mitführungsfaktor e = 0,5 setzt, dann ergibt sich für die 
erforderliche Länge des Geschoßweges x e : 



m D + 0,5 m r 

-^-7 ■ *V*. (14) 

2A77 pPm 

. offen. Die erforderliche 
Treibladungsmasse m c ist näherungsweise zu bestimmen, indem aus 
Bild 204 der bei vorgegebener Mundungsgeschwindigkeit v R zu fordern- 
de Wert m c /m p abgelesen wird. Für r) p gelten im allgemeinen Werte zwi- 
schen 0,4 und 0,6. Es darf jedoch nicht übersehen werden, daß zwischen 
der erforderlichen Treibladungsmasse und dem Druckverhältnis ein Zu- 
sammenhang besteht. Die Ladungsausnutzung ist bei ähnlichen Gas- 
druckverläufen um so besser, je niedriger der Wert von ?7 P ist. 

Man erkennt so die Grenzen dieser einfachen Betrachtungsweise. Wenn 
man die Beziehungen zwischen m p /m c , 77 p und v e aus vorhandenen 
Geräten ermittelt und damit nach Gleichung (14) neue Projekte berech- 
net, führt das zu einer erheblichen Einschränkung der Variationsmöglich- 
keiten, welche die Innenballistik bietet. Oft will man jedoch zunächst 
rasch Anhaltswerte ermitteln, und dafür leistet Gleichung (14) gute 
Dienste. 

Die Gesamtlänge des Rohres erhält man, wenn man zum Geschoßweg 
noch die Länge des Ladungsraums hinzurechnet. 

In der Tabelle 201 sind für Waffen verschiedener Kaliber D die Werte 
der in Gleichung (14) vorkommenden Größen sowie für f e zusammen- 
gestellt. 

\ 



Tabelle 201. Innenballistische Werte für Rohrwaffen verschiedener 
Kaliber. 



D 


x e 


m p 


m c 


Pm 


v e 


*7P 


fre 


mm 


m 


kg 


kg 


bar 


m/s 


1 


1 


20 


1,728 


0,120 


0,052 


3900 


1055 


0,38 


0,44 


30 


2,315 


0,360 


0,160 


3900 


1080 


0,40 


0,46 


90 


3,062 


5,74 


3,92 


4 300 


1 145 


0,60 


0,30 


105 


4,791 


5,83 


5,54 


4000 


1478 


0,57 


0,45 


155 


3,004 


43,09 


9,23* 


3200 


684 


0,62 


0,35 



1 8. Ladung 



2.1.5. Innenballistische Berechnungsverfahren 



Im folgenden wird ein Berechnungsverfahren für den Ablauf der Schuß- 
entwicklung umrissen; die zur Durchführung von Rechnungen erforder- 
lichen Formeln werden angegeben. Das Verfahren berücksichtigt den 
Pulverabbrand; es enthält, um eine geschlossene Lösung zu erreichen, 
gewisse Vereinfachungen, die sich in der Praxis als zulässig erwiesen 
haben |2|. 

Ziel solcher theoretischer Untersuchungen ist es, die Zusammenhänge 
zwischen sämtlichen Parametern eines innenballistischen Systems dar- 
zustellen, um vor allem bei der Neuentwicklung von Rohrwaffen eine 
optimale Gestaltung zu erreichen. 

Eine Zusammenstellung der verwendeten Symbole und ihrer Bedeutung 
findet sich in der Tabelle 202 und im Abschnitt 1 5.4, Begriffe und Sym- 
bole der inneren Ballistik. 



2.1.5.1. Die Resalsche Gleichung 

Die theoretische Behandlung der Innenballistik von Rohrwaffen geht 
von der Energiebilanz beim Schuß aus, wie sie zuerst von H. RESAL [3] 
aufgestellt wurde: 



Diese Gleichung besagt, daß zu jedem Zeitpunkt der Schußentwicklung, 
bis zu dem der Ladungsanteil z umgesetzt wurde, die freigesetzte 
chemische Energie gleich der inneren Energie der bis dahin entstan- 
denen Pulvergase und der kinetischen Energie einer effektiven Masse ist. 
Für die Pulvergase gilt die Zustandsgieichung 



m c Q ex z = c v Tm c z + ^x 2 . 



(15) 



m c RTz = pV 



(16) 



mit V als freiem Gasvolumen. 

Unter Berücksichtigung von Gleichung (16) sowie 



R/c v — k — 1 



(17) 



wird aus Gleichung (15) 



m c Q ex z 



pV m\ 2 

= + — x . 

K - 1 2 



(18) 



81 



Tabelle 202. In der inneren Ballistik verwendete Symbole. 1 



Symbol 


Dimension 


Bedeutung 


A 


nv 


- 

Rohrquerschnittsfläche 


a 


m/s 


Schallgeschwindigkeit 


B a 


1/1 


Abbrandkoeffizient 


c v 


m 2 /s 2 • K 


spezifische Wärme bei konstantem 




Volumen 


D 


m 


Rohrkaliber 


e 


m 


einseitig abgebrannte Pulverschicht 


f 


m 2 /s 2 


Pulverkonstante (f-Wert) 


M 


kg/mol 


Molmasse 


m 


kg 


Masse (allgemein) 


rric 


kg 


Pulvermasse 


rrip 


kg 


Geschoßmasse 


P 


kg/ms 2 


Gasdruck am Rohrboden 


P Cü 


kg/ms 2 


Druck, gemessen mit Kupferstauch- 






körper 


Po 


kg/ms 2 


Normaldruck 


Qex 


kJ/kg 


spezifische Explosionswärme 


R = Ro/M 


m 2 /s 2 • K 


spezielle Gaskonstante 


Ro 


m 2 kg/s 2 -mol- K 


universelle Gaskonstante 


r = de/dt 


m/s 


lineare Verbrennungsgeschwindig- 






keit 


S 


m 2 


Oberfläche des festen Pulvers 


T 


K 


Gastemperatur 


Tex 


K 


Explosionstemperatur 


t 


s 


Zeit 


u 


m/s 


Geschwindigkeit der Treibladungs- 






gase 


v B 


m 3 


Volumen des geometrischen Ver- 




brennungsraums 


V 


m/s 


Geschwindigkeit des Geschosses 


X 


m 


Ordinate (allgemein) 


z 


1 


Anteil der verbranntenTreibladungs- 






masse 




1 


Konstante des linearen Verbren- 






nungsgesetzes 


ß 


m/s 


Konstante des linearen Verbren- 




kg/m 3 


nungsgesetzes 


A = m c /V B 


Ladedichte 




1 

m 3 /kg 


Mitführungsfaktor 


n 


Kovolumen der Treibladungsgase 


K 


1 


Verhältnis der spezifischen Wärmen 


ß 


1 


Ladungsverhältnis 


P 


kg/m 3 


Dichte 


V (z) 


1 


Formfunktion 



1 Symbole nach Richtlinien des Bundesministers der Verteidigung. 



Indizes (Fortsetzung von Tabelle 202) 



c 


Treibladung (charge) 


p 


Geschoß (projectile) 


r 


Rohr 


a 


Werte bei Beginn der Verbrennung 


m 


Werte bei Erreichen des Maximalgasdrucks 


b 


Werte am Ende der Verbrennung 


e 


Werte zum Zeitpunkt des Geschoßdurchgangs durch die Mün- 




dung 



Das freie Gasvolumen V hat zum betrachteten Zeitpunkt der Schußent- 
wicklung die Größe 

V = V B - -m c (1 -z) -rjm c z + Ax ( (19) 

Pc 

woraus sich nach Umstellung 

V = V B - — m c - (tj - — ) m c z + Ax (19a) 

Pc Pc 

ergibt. 

Aus mathematischen Gründen — und durch die Praxis im allgemeinen 
gerechtfertigt - wird 

(t] - — ) m c z < V B - — m c + Ax (20) 
Pc Pc 



angenommen, so daß sich 



mit 



V * V B - — m c + Ax = V B + Ax (21 ) 

Pc 



V B - V B - — m c (22) 



ergibt. 

Die Resalsche Gleichung lautet dann 



m c QexZ=— (V B + Ax) + ^-x\ (23) 
k. — 1 2 

83 



Genaugenommen, gilt Gleichung (23) für einen zeitabhängigen, über die 
Rohrlänge gemittelten Gasdruck p(t), da der Druck zwischen Rohr- 
boden und Geschoßboden und damit auch die innere Energie der Gase 
unterschiedlich ist, was in Abschnitt 2.1 .5.2 näher ausgeführt wird: 

m c Qex z = ( V ß + Ax) + ül_ x 2 . (23a) 



2.1.5.2. Die Druckverteilung im Rohr 

Bei der Schußentwicklung werden neben dem Geschoß und der Waffe 
(Rückstoß) auch die Treibladungsmasse bzw. die daraus entstandenen 
Pulvergase beschleunigt. Als Folge der Beschleunigung der Pulvergase 
ergibt sich ein Druckunterschied zwischen Rohrboden (Stoßboden) und 
Geschoßboden, weil ein Teil ihrer inneren Energie in Strömungsenergie 
überführt wird. 

Die ersten theoretischen Untersuchungen zu diesem Problem gehen auf 
LAGRANGE (1783) zurück. Seither haben sich eine Reihe insbeson- 
dere englischer und französischer Ballistiker damit befaßt und für stark 
vereinfachte Modelle Lösungen angegeben. Eine zusammenfassende 
mathematische Behandlung für einen konstanten Geschwindigkeits- 
gradienten der Pulvergase vom Stoßboden bis zum Geschoß findet sich 
bei K. OSWATITSCH |4). Diese Lösung gilt jedoch nur für geringere 
Geschoßgeschwindigkeiten, da bei höheren Geschwindigkeiten im Ver- 
gleich zur Schallgeschwindigkeit der Pulvergase der Geschwindigkeits- 
gradient in den Pulvergasen zum Geschoß hin zunimmt. 

Die Frage nach dem Druckunterschied längs des Rohres zu einem 
bestimmten Zeitpunkt der Schußentwicklung hängt eng mit der Frage 
nach dem Anteil der mitbeschleunigten Ladung zusammen, wie man aus 
folgender Betrachtung erkennt (s. hierzu auch R. E. KUTTERER [5|. 
Nach dem I mpulssatz, angewandt auf die Waffe beim Schuß als geschlos- 
senes System, gilt: 

(m r + e, m c ) x r = (m p + e m c ) x, (24) 

(m r + Cj m c ) x r = (m p + e m c ) x. (24a) 

Darin stehen die Indizes rfür Rohr,c für Treibladung und p für Geschoß. 
€j ist der mit dem Rohr, e der mit dem Geschoß beschleunigte Anteil 
der Ladung. 



84 



Unter Vernachlässigung von Reibungskräften gilt ferner: 



m r xr = Ap r , 
m p x = App. 



(25a) 



(25) 



Durch Kombination von Gleichung (24a), (25) und (25a) mit 



(m r + e, m c ) ~ m r 



(26) 



erhält man: 



Ap 



m c 

Pr - Pp = e — pp, 
mp 



(27) 



Ap 



1 



Pr- 



(27a) 




Mit Gleichung (27) oder (27a) ist der Zusammenhang zwischen dem 
Druckunterschied im Rohr Ap und dem Anteil der mit dem Geschoß 
beschleunigten Treibladung c gegeben. Durch Messung des Druckes am 
Rohr- und am Geschoßboden während der Schußentwicklung läßt sich 
so der Betrag von e experimentell ermitteln. Über solche Messungen 
wird von KUTTERER |5| berichtet. Danach ergeben sich Werte für e 
um 0,5, die sich auch bei Projektrechnungen bewährt haben. Aus den 
einfachen gasdynamischen Modellen ergibt sich e = 0,5 für den Impuls 
und e = 0,33 für die Energie, wobei keine Energieverluste durch Wärme- 
übertragung berücksichtigt sind. 

In der Folge wird immer der Gasdruck am Rohrboden betrachtet und 
der Druckunterschied im Rohr durch einen Anteil der Ladung in der 
effektiv zu beschleunigenden Masse berücksichtigt. 



2.1.5.3. Der Pulverabbrand 

Auf die Einzelheiten der Umsetzung von Treibladungspulvern,, in der 
Ballistik kurz Pulverabbrand genannt, wird in Kap. 1, Explosivstoffe, 
eingegangen. Hier sei noch einmal folgendes erwähnt: 

Die Umsetzung des Pulvers erfolgt am einzelnen Korn von dessen 
freier Oberfläche her mit einer Umsetzungsrate der oberflächennahen 
Schicht, der linearen Verbrennungsgeschwindigkeit, die im wesent- 
lichen von der chemischen Zusammensetzung des Pulvers und dem 
Druck in der Gasphase abhängt. 



85 



Der Anteil der Treibladung, der in der Zeiteinheit umgesetzt wird, hängt 
von der linearen Verbrennungsgeschwindigkeit und der Geometrie des 
Pulvers ab. 

Für die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit werden in der Literatur 
verschiedene Druckabhängigkeiten angegeben, die teilweise auf empi- 
rische Untersuchungen zurückgehen, teilweise aber auf qualitativen oder 
quantitativen theoretischen Ansätzen beruhen. Die für Geschützpulver 
wichtigen sind 

nach VIEHLE: ^-=ß( — f, (28) 
dt Po 



nach MURAOUR-AUNIS: ^ = a + b— (29) 
dt p 0 

und als Sonderfall von Gleichung (28) mite* = 1 nach KRUPP-SCHMITZ: 



£ = 0-^ (30) 
dt p 0 

Darin bedeuten de/dt die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit, a, ß, a 
und b Konstanten, die von der Temperatur der Pulvergase abhängen, 
und p 0 der konstante Normaldruck. 



Die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit hängt in gewissem Maße auch 
von der Ausgangstemperatur des Pulvers ab (s. Kap. 1, Explosivstoffe). 
Daraus erklärt sich der Einfluß der Pulvertemperatur auf die Mündungs- 
geschwindigkeit und den Gasdruck (v Q -Korrektur in Schußtafeln). 

Aus mathematischen Gründen wird in der Geschützballistik vorzugs- 
weise Gleichung (30) angewendet; die Berechtigung dazu ergibt sich aus 
umfangreichen Meßreihen von SCHMITZ sowie anderen praktischen 
Erfahrungen. J. CORNER |6| gibt für Gleichung (30) einen Gültigkeits- 
bereich von 800 bis 4000 bar an. 

Der Zusammenhang zwischen dem Anteil der Treibladung dz/dt, der in 
der Zeiteinheit umgesetzt wird, und der Geometrie des Pulvers läßt sich 
durch die Gleichung 

?-f — ? < 31 > 

dt A a m c dt 

beschreiben. Darin bedeutet A a die anfängliche Oberfläche der Pulver- 
ladung und A die Oberfläche zum betrachteten Zeitpunkt. Der Quo- 
tient A/A a wird auch als Formfunktion ^(z) bezeichnet, da jedem Wert 
von z im möglichen Wertebereich zwischen 0 und 1 eine Oberfläche A 
zugeordnet werden kann. 



86 



Treibladungspulver werden nun in den verschiedensten geometrischen 
Formen hergestellt, die sich teilweise aus bequemen Herstellungsver- 
fahren oder guter Laborierbarkeit, teilweise jedoch im Hinblick auf ein 
gewünschtes Abbrandverhalten ergeben. So finden würfel- oder kugel- 
förmige Pulverkörner als Schüttpulver, Vollzylinder-, Streifen- und 
Röhrenpulver mit einer zentralen oder mehreren Bohrungen (7-Loch- 
pulver o. ä.) Verwendung. 



Der 
Bild 

2.0 



Verlauf der Funktion yp{z) ist für verschiedene Pulvergeometrien in 
206 dargestellt. 

= Würfel- oder Kugelpulver 
■ Vollzylinderpulver 
= Streifenpulver (6 = 1 /10) 1 ) 
= Röhrenpulver 
= 7-Loch-Pulver (D c = 10 d c ) 2 ) 




= Dicke/Breite des Streifens 
< 1/4 

= Außendurchmesser der 

Pulverstange, 
= Durchmesser der Löcher 



Bild 206. Formfunktion \p(z) für verschiedene Pulvergeometrien. 



Aus dieser Abbildung ist zu erkennen, daß das Röhrenpulver mit 
konstanter Formfunktion abbrennt; die Abnahme der äußeren Ober- 
fläche der Röhre wird durch die Zunahme der Oberfläche der Bohrung 
kompensiert. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Pulverröhre lang ist im 
Vergleich zum Durchmesser. Das Streifenpulver verhält sich genauso, 
wenn Breite und Länge der Folie groß gegenüber ihrer Dicke sind. 
Würfel- und Kugelpulver sowie Pulver in Form von Vollzylindern zeigen 
einen stark degressiven Verlauf der Formfunktion (Pulver mit degressi- 
vem Abbrand), während beim 7-Loch-Pulver die Oberfläche zunächst 
zunimmt bis zu dem Punkt, wo die einzelnen Stege des Pulverkorns 
abgebrannt sind; dann nimmt auch die Oberfläche des 7-Loch-Pulvers 
ab (Pulver mit vornehmlich progressivem Abbrand). 

Pulver mit progressivem Abbrand werden verwandt, wenn eine große 
Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses bei einem möglichst geringen 
Gasdruck erreicht werden soll. 



87 



Die Progressivst läßt sich auch bei Einloch-Röhrenpulvern erreichen, 
indem man das Pulverkorn mit geeigneten inerten Chemikalien ober- 
flächenbehandelt. Dadurch werden der Heizwert und damit die Schwa : 
dentemperatur der oberflächennahen Schichten herabgesetzt. Das führt 
zu einer Minderung der linearen Verbrennungsgeschwindigkeit, so daß 
ohne Änderung der Geometrie der Anteil der umgesetzten Ladung 
anfänglich geringer ist. Bei dieser Phlegmatisierung des Pulvers an der 
Oberfläche ist auf eine gute physikalische Stabilität zu achten, d.h. die 
aufgebrachte Substanz muß ihr Konzentrationsprofil über Jahre hinaus 
erhalten; sie darf weder verdampfen noch weiter in das Pulverkorn 
eindiffundieren. 

Mit Gleichung (30) wird aus Gleichung (31) 

dz = _A PcA a ff _p 
dt A a m c p 0 

oder 

^ = B a ^(z) — , (33) 
dt Po 

wenn man die Größe 

A Pc&aß 

B a - — (34) 
A a m c 

einführt. 

B a wird als Abbrandkoeff izient des Pulvers bezeichnet. 



2.1 .5.4. Verlauf von Druck und Geschoßgeschwindigkeit im 
Rohr 

Um die innenballistische Energiegleichung (18) in eine Differentialglei- 
chung mit einer Veränderlichen zu überführen, werden das Abbrand- 
gesetz für das Treibladungspulver nach Gleichung (33) und die Bewe- 
gungsgleichung des Geschosses 

m*x = Ap (35) 

hinzugenommen. 



88 



Mit Gleichung (35) wird aus Gleichung (33) 
dz _ Ba m 



dt P 0 A 



*(z)x. (36) 



Es läßt sich zeigen, daß folgende Typen für die Formfunktion sp{z) zu 
einer geschlossenen Integration der Energiegleichung führen: 

¥>(z) = 1, (37) 

<p{z) = (1 + az)~^ . (38) 

Gleichung (37) bedeutet, daß die Gesamtoberfläche des Pulvers wäh- 
rend des Abbrandes konstant bleibt. Mit Gleichung (38) läßt sich, je 
nachdem, ob die Konstante a ein positives oder negatives Vorzeichen 
hat, ein progressiver oder degressiver Pulverabbrand darstellen. 

Im folgenden wird die mathematische Behandlung für den Fall 
konstanten Abbrands (Gleichung (37)) dargestellt |2|, weil sich dafür 
einfachere Gleichungen ergeben als für den allgemeinen Fall nach 
Gleichung (38) |7|. Damit ergibt sich aus Gleichung (36) mit der An- 
fangsgeschwindigkeit x = 0 für z = 0 

B a m* . 

Z = x, (39) 

Po A 

so daß aus Gleichung (18) mit den Gleichungen (21 ), (35) und (39) w rd: 
während des Pulverabbrandes 

B a m c Qex . _ (Vg + Ax) x x : 



Po A AU-1) 2 

nachdem das Pulver vollständig verbrannt ist 

m c Qex = (Vg + Ax) x 
m* AU - 1) 2 

da für diesen Fall 



(40) 



(41) 



z = 1 (39a) 



gilt. 

Wenn man für x 



einführt, dann stellen die Gleichungen (40) und (41) zwei Differential- 
gleichungen für die Beziehung zwischen Geschoßweg und Geschoßge- 
schwindigkeit dar. 



Mit den dimensionslosen Variablen 



(43) 



für den Geschoßweg und 
Po A 



a m c Qex 



(44) 



für die Geschoßgeschwindigkeit ergibt sich aus Gleichung (40) folgender 
Zusammenhang bis zum vollständigen Abbrand des Pulvers: 

0*1 ! r. (45) 

K — 1 

(1 + t) T 

Nach dem Abbrand des Pulvers erhält man durch Integration von Glei- 
chung (41 ) die Beziehung 

r ■ 1 3 , (46) 

(1 -d b M1 



2 m c Qex 



(47) 



die dimensionslose Variable für die kinetische Energie bedeutet und # D 
die dimensionslose Geschwindigkeitsvariable bei Brennschluß des Pul- 
vers ist. 



Es ist also möglich, unter den getroffenen Voraussetzungen die 
Geschwindigkeit des Geschosses an jedem Ort des Rohres aus einer 
allgemein gültigen Beziehung zwischen zwei dimensionslosen Größen zu 
berechnen. Bis zum Verbrennungsende des Pulvers ist der Adiabaten- 
exponent der Pulvergase der einzige Parameter der dimensionslosen 
Beziehung zwischen Weg und Geschwindigkeit des Geschosses; nach 
dem vollständigen Abbrand des Pulvers tritt in der entsprechenden 
Gleichung (46) als zweiter Parameter die dimensionslose Geschwindig- 
keitsvariable db für den Brennschluß auf, die für jedes innenballistische 
System neu zu berechnen ist. 



90 



Da der Brennschluß des Pulvers durch z = 1 charakterisiert ist, kann die 
Geschwindigkeit des Geschosses bei Brennschluß x b aus Gleichung (39) 
zu 

x b = (48) 
Ba m* 

berechnet werden. 

Mit Gleichung (48) erhält man aus Gleichung (44) 

tf b = P ° A ~ . (49) 

2B a m m c Q ex 

Durch Auswertung von Gleichung (49) ergibt sich 

a) die Grenze, bis zu welcher die Schußentwicklung durch Gleichung 
(45) beschrieben wird. Für 

Po A2 



2B a m' m c Q ex 
gilt Gleichung (45), für 

PoA : 



2B : a nv m c Q ex 



J a 1,1 '"c v 
gilt Gleichung (46); 

b) die Konstante #b in Gleichung (46). 



Somit kann die Geschoßgeschwindigkeit an jedem Ort des Rohres 
berechnet werden. Dabei geht man praktischerweise von Zahlentafeln 
oder Diagrammen für die Funktionen 

» = 1 1 — (45) 

und 

^ = 2 (50) 

(1 +^) K - 1 

aus, wobei k als Parameter auftritt. Für verschiedene K-Werte sind diese 
Funktionen in den Bildern 207 und 208 dargestellt. 

Wenn es darum geht, bei vorgegebenen innenballistischen Größen den 
Druck- und Geschwindigkeitsverlauf zu berechnen, wird zunächst der 



91 




92 




93 



Geschoßweg nach Gleichung (43) in die dimensionslose Ortsvariable bis 
zu £ e für die Mündung umgerechnet. Bis zum Brennschluß, den man 
nach Gleichung (49) ermittelt, wird in geeigneten Schrittweiten A£ aus 
Bild 207 mit dem durch die Pulverdaten festgelegten K-Wert das jewei- 
lige # abgelesen und nach Gleichung (44) in die Geschoßgeschwindigkeit 
umgerechnet. Aus der Geschwindigkeit kann nach Gleichung (39) der 
Anteil der umgesetzten Ladung berechnet werden. 

Da in der angegebenen Weise x, x und z zu berechnen sind, kann aus 
der Resalschen Gleichung in der Form von Gleichung (23) der jeweilige 
Druck direkt berechnet werden. 

Nach dem Brennschluß verfährt man entsprechend. Zunächst ist der 
Wert von 



mit Gleichung (49) zu ermitteln. 



Über die abzulesenden Werte für \jj (Bild 208) können für £b < % < £e 
die nach Gleichung (46) zugeordneten Werte von f ermittelt werden, 
die dann mit Gleichung (47) zur Geschoßgeschwindigkeit x führen. 

Der Gasdruck über dem Geschoßweg ergibt sich dann wieder aus Glei- 
chung (23) mit z = 1 . 

Häufig erscheint es wünschenswert, eine Zuordnung zwischen Geschoß- 
weg und Zeit zu haben, z.B. um die errechneten Gasdruckkurven mit 
den gemessenen p(t)-Kurven zu vergleichen. Diese Zuordnung wird 
durch das Integral 



erreicht, dessen Lösung numerisch erfolgt. Als Anfangspunkt der 
Integration wird die Rohrmündung gewählt, weil die Zuordnung von 
Weg und Zeit zu Beginn der Schußentwicklung wegen zusätzlicher 
Effekte problematisch ist. Im nachfolgenden Abschnitt 2.1.5.5 wird 
der Rechengang an einem Beispiel noch einmal ausführlich dargestellt. 

Das hier benutzte innenballistische Modell führt auch zu einer übersicht- 
lichen Formel für den maximalen Gasdruck: 



C = 



1 



(51) 



1-#b 



2 (k - 1) m* (B a m c Qex) 2 - tf 2 




(53) 



Pm = 



1+1 P ■ P, 



'm 



94 



Darin bedeuten # und £ die am Ort des maximalen Gasdruckes nach 
Gleichung (45) zugeordneten Größen. Der Ort des maximalen Gas- 
druckes folgt danach aus der einfachen Beziehung 



Pm 2k 

Das Auftreten eines maximalen Gasdruckes nach Gleichung (53) setzt 
voraus, daß der Gasdruck ein echtes Maximum durchläuft, wie in Bild 
202a angegeben. Die Bedingung dafür ist 

*p m < «b- (55) 

Wenn die Ungleichung (55) nicht erfüllt ist, gibt es kein echtes Druck- 
maximum, und der höchste Gasdruck tritt bei Brennschluß auf (s. Bild 
202b). 

Aus Gleichung (53) folgt eine für die praktische Innenballistik sehr 
nützliche Differenzenformel: Wenn gefragt ist, wie bei einer gegebenen 
Waffe das Ladungsgewicht geändert werden muß, um bei einer Änderung 
des Geschoßgewichtes Am p den vorher festgestellten Gasdruck beizu- 
behalten, so ist eine Abschätzung nach 

m c 

Am c = Amp (56) 

2 rrip + 3em c 

möglich. 



2.1.5.5. Berechnungsbeispiel 

Die Berechnung der Geschoßgeschwindigkeit und des Gasdruckes über 
dem Geschoßweg und über der Zeit ist am Beispiel der Maschinen- 
kanone MK 20 Rh 202 auf einem Rechenformular ausgeführt. 

Dieses Formular enthält auf dem ersten Blatt (S. 98) unter A zunächst 
eine Zusammenstellung der innenballistischen Daten. Die Pulverdaten 
werden kalorischen und Druckbombenmessungen entnommen. Es folgt 
unter B eine Berechnung der allgemeinen Größen, die für die weitere 
Auswertung erforderlich sind. Unter C werden die interessierenden 
Größen bis Brennschluß des Pulvers berechnet. 

Das zweite Blatt (S. 99) enthält unter D, E und F Beziehungen, die für 
Projektrechnungen (Abschnitt 2.1.5.6) benötigt werden; unter D wird 
gleichzeitig geprüft, ob ein echtes Druckmaximum vorliegt. Die Kon- 
stante C in Gleichung (51) wird wie beschrieben ermittelt und unter G 
eingetragen. 



95 



Das dritte Blatt (S. 100) ist für die Berechnung des Druck- und Geschwin- 
digkeitsverlaufs bis zum Brennschluß in zwölf Spalten aufgeteilt. 
Spalte 1 enthält £, dessen Schrittweite sich aus der erforderlichen 
Genauigkeit ergibt. In Spalte 2 wird x nach Gleichung (43) eingetragen. 
Spalte 3 enthält das dem £ zugeordnete & nach Gleichung (45) bzw. aus 
dem Diagramm Bild 207. Aus Spalte 3 folgt in Spalte 4 die Geschoß- 
geschwindigkeit x nach Gleichung (44). Der Anteil der verbrannten 
Ladung z (Spalte 5) wird aus Gleichung (39) berechnet. In Spalte 7 
wird mit Spalte 6 die effektive kinetische Energie berechnet, während 
in Spalte 8 die freigesetzte Pulverenergie bestimmt wird. Die Differenz 
der Spalten 8 und 7 (Spalte 9), dividiert durch k - 1 und das über 
Spalte 10 berechnete Gasvolumen (Spalte 11), ergibt den Gasdruck 
(Spalte 12). 

Auf dem vierten Blatt (S. 101) ist in ebenfalls zwölf Spalten die Berech- 
nung des Druck- und Geschwindigkeitsverlaufs über dem Geschoßweg 
nach Brennschluß des Pulvers auszuführen, die mit den entsprechenden 
Formeln (£ statt V) analog zum dritten Blatt abläuft. 

Auf dem fünften Blatt (S. 102) wird durch numerische Integration 
(Simpsonsche Formel) nach Gleichung (52) die dem Weg zugeordnete 
Zeit berechnet. 

Das sechste und siebente Blatt (S. 103) werden für die graphische 
Darstellung von Druck- und Geschwindigkeitsverlauf über dem Ge- 
schoßweg bzw. der Zeit verwendet. 

Das besprochene Rechenformular kann als brauchbares Hilfsmittel 
angesehen werden, wenn Rechnungen ohne größeren Aufwand durch- 
geführt werden sollen. Bei einer größeren Anzahl von Rechnungen wird 
man eine elektronische Rechenanlage einsetzen, mit deren Hilfe dann 
auch komplizierte innenballistische Modelle |7j leichter bearbeitet wer- 
den können. 



2.1.5.6. Projektrechnungen 

In den vorangegangenen Abschnitten wurde für Treibladungspulver, die 
mit konstanter Oberfläche abbrennen, die Abhängigkeit des Gasdrucks 
und der Geschoßgeschwindigkeit von den innenballistischen Parametern 
aufgezeigt. Diese Zusammenhänge lassen sich für das entscheidende 
Ergebnis der Innenballistik, die Mündungsgeschwindigkeit, in einer 
Formel zusammenfassen, die in einer Version ausschließlich eigentliche 
Parameter enthält (Gleichung (57)); in einer anderen Version (Glei- 
chung (58)) erscheint die Konstante B a für die Verbrennungsgeschwin- 
digkeit nicht explizit, dafür jedoch der maximale Gasdruck p m : 



96 



/ 2m c Qex r "" 1 1 1 



(57) 



2B>' m c Q e 



/2m c Qex r 

V m * 



i mcQexU - D ( t9 



(1 (58) 



Vß Pm 



1 + | Pm 



In diesen Gleichungen sind die innenballistischen Parameter 
m p , m c , A, V B , x e , Qex, K und B a bzw. p m 

enthalten. 



Bei Projektrechnungen ist im allgemeinen zunächst das Geschoß mit 
seinem Gewicht und damit aus dem Kaliber der Seelenquerschnitt 
vorgegeben. Aus der Geschoßkonstruktion ergibt sich ferner wegen der 
Beanspruchungsgrenze der maximale Gasdruck. 

Die Zusammensetzung des Pulvers wird man im Hinblick auf die Rohr- 
iebensdauer auswählen, daher sind auch Q ex und rc festgelegt. 

So bleibt für die innenballistische Projektrechnung die Abstimmung von 
m c , V B und x e , um die geforderte Mundungsgeschwindigkeit des Ge- 
schosses zu erreichen. 



Der Geschoßweg x e und damit die Rohrlänge sind aus waffentechni- 
schen Gesichtspunkten oft nur in engen Grenzen variierbar. Die zu be- 
stimmenden Größen reduzieren sich also schließlich im wesentlichen 
auf die Treibladungsmasse und den Verbrennungsrauminhalt. Dabei ist 
die Treibladungsmasse in entscheidender Weise bestimmend für die Mün- 
dungsgeschwindigkeit, während der Verbrennungsrauminhalt den ther- 
mischen Wirkungsgrad ( Klammerausdrücke unter der Wurzel der Glei- 
chungen (57) und (58)) beeinflußt. 

In der Regel wird man den Verbrennungsraum möglichst klein wählen, 
um zu kleinen Patronenabmessungen zu kommen, was z.B. für 
automatische Kanonen wichtig ist. Die untere Grenze für den Ver- 
brennungsrauminhalt ist natürlich die Ladefähigkeit des Pulvers; es wer- 
den Ladedichten bis zu 1 050 kg/m 3 erreicht. 

Sind nach Gleichung (58) bei einer vorgegebenen Geschoßkonstruktion 
(m p , A, p m ), einer geforderten Mundungsgeschwmdigkeit v e und einer 
bestimmten Pulverzusammensetzung (Q ex , k) der Geschoßweg x e , die 



97 



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Rechenformular für die innere Ballistik normaler Rohre 



Blatt 5 



J. Ermittlung der zugeordneten Zeit durch numerische Integration 



(1) 



(2) 



(3) 



(4) 



(5) 



(6) 



(7) 



(8) 



(9) 



(10) 



(11) 



m 



1 



m/s 



xn 
10" 3 s/m 



.1_ 



10 ' s/m 



A n -A n ' + 1 
-An' 



1 0 s/m 



1.(6, 
6 

10%/m 



(4)+(7) 
1 0" 3 s/m 



x n-1 x n + 1 



(8)-(9) 
10 3 s 



t=£(10) 
10" 3 s 



1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
S 
9 
1 0 
1 1 
12 
1 3 
1 4 
1 5 
16 
17 
1 8 
19 
20 

2 ; 

22 
23 
24 
25 
26 
27 
28 
29 
30 
31 
32 
33 



1,727 

1,644 

1,501 

1,429 

1 ,358 

1 ,286 

1,215 

1,143 

1,072 

1,000 

0,9290 

0,8575 

0,7861 

0,7146 

0,5717 

0,5002 

0,4288 

0,3573 

0,2858 

0,2501 

0,2144 

0,1 787 

0,1 429 

0,1 072 

0,06431 

0,04288 

0,02144 

0,01 787 

0,01429 

0,01072 

0.007146 

0,003573 

0,001 072 



1 061 

1052 

1035 

1026 

1016 

1005 
993,1 
980,2 
966.2 
950,8 
933,7 
914.6 
893,0 
868,3 
807,3 
770,5 
727.6 
677,6 
61 6,7 
580,7 
539,6 
492,5 
436,7 
369,1 
263,9 
195,7 
1 10,9 
94,64 
77,57 
59,66 
40,80 
20,96 
6,41 



0,9425 
0,9506 
0,9662 
0.9747 
0,9843 
0,9950 
1 ,007 
1 ,020 
1,035 
1 ,052 
1 ,071 
1 ,093 
1,120 
1 .1 52 
1 ,239 
1 ,298 
1 ,374 
1 ,476 
1.S22 
1 .722 
1 ,853 
2,030 
2,290 
2,709 
3,789 
5.1 10 
9.017 

10.57 

12,89 

1 6,76 

24,51 

47,71 
1 55,9 



0,0081 
0,0156 
0,0085 
0,0096 
0,0107 
0,01 2 
0,013 
0.015 
0,017 
0,019 
0,022 
0,027 
0,032 
0,087 
0,059 
0,076 
0,102 
0,146 
0,100 
0,1 31 
0,177 
0,260 
0,419 
1 .080 
1 .321 
3.907 
1 ,553 
2.32 
3,87 
7,75 
23,2 
108,2 



0,0075 



0,005 



0,031 



0,083 



0,661 



2,586 



0,767 



85,0 



0,00125 



0,00733 



0,01 38 



0,1 10 



0,9519 



1 ,483 



2,819 



5,541 



61 ,88 



0,226 



0,1430 



0,0714 



0,07 1 5 



0,0786 



0,0429 



0,00715 



0,00607 



0,2151 



0,1394 



0,1423 



2,902 



2,687 



2,548 



2,406 



0.2489 



2,1 10 



1 ,954 



1 ,705 



0.1233 



0,1461 



0,2216 



0,2377 



0.0765 



1 .307 



1 ,184 



1 ,038 



0,3759 



0,3779 



ÜOOO 

hex 



Rechenlormulor für die innere Ballistik normaler Rohre BlaU 6 

Oruck, Geschwmäi^Bit und Zerf ,n Abhang«»«*! vom GeschoOweg 




103 



Treibladungsmasse m c und der Verbrennungsrauminhalt V B festgelegt, 
dann kann aus Gleichung (53) die Abbrandgeschwindigkeit B a des Pul- 
vers berechnet werden. Bei Kenntnis der linearen Verbrennungsge- 
schwindigkeit des gewählten Pulvertyps wird dann nach Gleichung (34) 
die erforderliche Wandstärke des Pulvers aus 



A p c A a 0 

B a -— 

A a m c 

ermittelt. So gilt z. B. für Röhrenpulver 

4*3 



Ba = : 



D c -d c 



(34) 



(59) 



wobei D c der Außen- und d c der Innendurchmesser der einzelnen Pul- 
verröhre ist. 

Die innenballistische Projektrechnung läßt sich, da verschiedene Para- 
meter gegeneinander variiert werden können, auch auf eine Optimie- 
rung hin ausdehnen. Optimierungsziele wären z.B. maximale Ladungs- 
ausnutzung, maximale Rohrausnutzung bei gegebenem Maximalgas- 
druck, geringes Rohrgewicht, geringer Mündungsgasdruck o. ä. Für 
Einzelheiten hierzu siehe CORNER |6|. 



2.1.6. Der Rohrrücklauf und die Mündungsbremse 

Die bei der Schußentwicklung auf das Rohr wirkenden Kräfte werden 
bei Kanonen heute allgemein als nach rückwärts gerichtete Beschleu- 
nigung des Rohres aufgenommen. Die kinetische Energie des Rohres 
wird dann auf dem Rücklaufweg durch eine hydraulische Rohrbremse 
aufgezehrt. Um das Rohr nach dem Schuß wieder in seine Ausgangs- 
position zu bringen, wird beim Rücklauf ein Vorholer gespannt, der 
häufig aus einer Gasfeder besteht (vgl. Kap. 8, Geschütze). 

Bei Gewehren o.ä. wird, wie früher auch bei Kanonen, die Rückstoß- 
kraft direkt in die Unterstützung (Schulter des Schützen bzw. Sporn/ 
Boden) abgeleitet. 

Der dem freien Rohr bei der Schußentwicklung übertragene Impuls l r 
setzt sich aus dem Impuls bis zum Geschoßaustritt l p und der Nachwir- 
kung der ausströmenden Pulvergase l c zusammen: 

l r =lp+l c . (60) 



104 



Für den übertragenen Impuls bis zum Geschoßaustritt l p (gleich Impuls 
des Geschosses und des Anteils der mitbeschleunigten Ladung) gilt: 

Ip = (m p + 0,5 m c ) v 0 , (61) 

wobei v 0 die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses ist, die sich aus 
der Mündungsgeschwindigkeit v e und der Rücklaufgeschwindigkeit des 
Rohres v r zu 

Vo = Ve — v r (62) 



ergibt. 



Der durch die Nachwirkung der Pulvergase übertragene Impuls, dessen 
Größe durchaus beträchtlich ist, berechnet sich nach 

l c = 0,5 m c (u - v Q ) + 0,5 m c u. (63) 

Darin ist ü die mittlere Ausströmgeschwindigkeit der Treibladungsgase 
aus der Rohrmündung: 

ü=V v o + ä 2 (64) 



mit a als mittlerer Schallgeschwindigkeit am Rohrmündungsquerschnitt. 
Für Abschätzungen kann ä = 1000 m/s angenommen werden. 

Die Rücklaufenergie E r , die sich formal aus 

M 

E r =— r — (65) 
2m r 

mit m r als Rohrmasse ergibt, wird üblicherweise aus 
(mp+ffmc) 2 , 

E r = v n (66) 

2m r 



berechnet, worin 



ß=— (67) 

ein die Nachwirkung charakterisierender Faktor ist. 

Die geringste Beanspruchung der Rohrbremse und damit der Lafette bei 
vorgegebenem Rücklauf liegt dann vor, wenn die Bremskraft während 
des gesamten Rohrrücklaufs konstant ist. Durch geeignete Konstruktion 
der Rohrbremse läßt sich eine nahezu konstante Bremskraft in der 
Praxis durchaus erreichen. Einzelheiten hierzu finden sich im Abschnitt 
9.6, Belastung der Lafette beim Schuß. 



105 



Um Rohrrücklauf und Bremskraft gering zu halten, werden Mündungs- 
bremsen eingesetzt; das sind an der Rohrmündung angebrachte Ein- 
richtungen, die einen Teil der ausströmenden Pulvergase so nach hinten 
ablenken, daß am Rohr eine dem Rücklauf entgegengesetzte Reaktions- 
kraft erzeugt wird. 

Bild 209 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Mündungsbremse. 



Bild 209. Aufbau einer Mündungsbremse. 

Zur Beschreibung der Wirksamkeit einer Mündungsbremse sind drei ver- 
schiedene Kennzahlen, die Triebziffer, die Leistungsziffer und der Wir- 
kungswert eingeführt worden. Wirkung und Berechnung von Mündungs- 
bremsen sind ausführlich im Abschnitt 9.7. Wirkung einer Mündungs- 
bremse, dargestellt. 



2.2. Besondere innenballistische Anordnungen 

Neben dem normalen Aufbau der Rohrwaffen, wie er in Abschnitt 
2.1.1. beschrieben wurde, sind verschiedene innenballistische Anord- 
nungen mit komplizierterem Aufbau entwickelt worden, die teilweise in 
der Wehrtechnik (Hoch- und Niederdruck-Rohr, Düsenkanone und 
konisches Rohr), teilweise aber auch in der Grundlagenforschung 
(Leichtgaskanone) Anwendung gefunden haben. Über diese Sonder- 
konstruktionen liegt eine große Zahl von experimentellen und 
theoretischen Arbeiten vor, auf die hier jedoch nicht eingegangen 
werden kann; im folgenden werden daher nur die wesentlichen Merk- 
male dieser Anordnungen aufgezeigt. 



2.2. 1 . Das Hoch- und Niederdruckrohr 

In dem Bestreben, einen möglichst flachen Verlauf des Gasdruckes über 
dem Geschoßweg. d. h. nach Gleichung (13) ein großes 77p zu erreichen, 




106 



ist während des Zweiten Weltkrieges in Deutschland das Hoch- und 
Niederdruckrohr (HN-Rohr) entwickelt worden. Mit dem flachen 
Druckverlauf sollte bewirkt werden, daß auch Geschosse, die nur einer 
geringen Beschleunigung standhalten, mit möglichst hoher Geschwin- 
digkeit verschossen werden können. 

Das Merkmal des HN-Rohres ist eine zwischen Ladungsraum und Rohr 
eingebaute Düsenplatte. Sie bewirkt, daß das Treibladungspulver unter 
hohem Druck im Hochdrucloraum abbrennt, drosselt aber die daraus aus- 
tretenden Pulvergase beim Eintritt in den Niederdruckraum, also das 
Rohr. Durch geeignete Abstimmung des Hochdruckraumes, der Düsen- 
platte und des Pulvers läßt sich mit dem HN Rohr, wie es in Bild 210 
schematisch dargestellt ist, tatsächlich ein im Vergleich zu normalen 
Rohren flaches Gasdruckdiagramm erzeugen. Der idealisierte Verlauf, 
wie er in Bild 211 gezeigt ist, wird jedoch nicht erreicht. Die Theorie 
zum HN-Rohr findet sich bei J. CORNER |8|. 



TT ' 

1 I > — 
M — ~ 



Hochdf uckroum 



ß//c/210. Schematische Darstellung des Hoch- und Niederdruck- 
rohres. 



normoiM Rohr 




Bild 211. Vergleich des Gasdruckverlaufs über dem Geschoßweg für 
das normale Rohr und das HN-Rohr. 



107 



Da man den mit dem HN-Rohr in der Praxis erzielbaren Gasdruckver- 
lauf in höheren Druckbereichen auch durch entsprechende Abstimmung 
der innenballistischen Parameter eines normalen Rohres erreichen kann, 
hat das HN-Prinzip heute nur noch im Hinblick auf eine andere innen- 
ballistische Aufgabe Bedeutung: Wenn sehr geringe Geschoßgeschwin- 
digkeiten durch den Abbrand von Pulver dargestellt werden sollen, kann 
man die Schwierigkeit des unvollständigen Pulverabbrandes dadurch 
umgehen, daß man das Pulver in einem Hochdruckraum abbrennen läßt, 
der eine vollständige Umsetzung unter hohem Druck gewährleistet. 



2.2.2. Die Düsenkanone 

Die als Düsenkanone (Düka) oder rückstoßfreies Rohr bezeichnete 
innenballistische Anordnung findet Verwendung, wenn artilleristische 
Geräte möglichst leicht sein sollen (für Luftlandeeinsätze o.ä.) oder wenn 
panzerbrechende Geschosse aus Einmann-Waffen zu verschießen sind. 

Das geringe Gewicht größerer Waffen mit rückstoßfreien Rohren ergibt 
sich aus der leichten Ausführung der Lafetten, die hier nur das Gewicht 
des Rohres und die damit verbundene Fahrbelastung aufzunehmen 
haben. Rücklaufeinrichtungen sowie Einrichtungen zur Aufnahme der 
Bremskräfte fallen fort. 

Infanteristische Panzerabwehrwaffen mit rückstoßfreien Rohren werden 
bei den erforderlichen Geschoßkalibern und den geforderten Kampfent- 
fernungen von der Schulter oder von einem Zweibein abgeschossen. 



Bild 212. Schematische Darstellung des rückstoßfreien Rohres. 



Das Prinzip des rückstoßfreien Rohres (Bild 21 2) besteht darin, daß das 
Waffenrohr auch hinten eine Öffnung hat, an die sich eine Lavaldüse 
anschließt. 




108 



Nach Zündung der Treibladung baut sich im Verbrennungsraum, der 
zunächst durch eine Verdämmungsplatte nach hinten abgeschlossen ist, 
unter definierten Bedingungen ein Gasdruck auf, durch den sich das 
Geschoß im Rohr nach vorn bewegt. Bei einem bestimmten Druck, dem 
Berstdruck (etwa 100 bar), bricht die Verdämmungsplatte, und ein 
Teil der Pulvergase strömt durch die Lavaldüse nach hinten ab. Dadurch 
greift am Rohr eine Kraft in Schußrichtung an, die bei richtiger 
Auslegung des Systems den bei der Schußentwicklung erzeugten 
Rückstoß kompensiert. 

Grundsätzlich kann durch diese Anordnung einmal ein während der 
Schußentwicklung völlig kräftefreies Rohr, das rückstoßfreie Rohr, 
dargestellt werden; zum anderen — und dieser Fall ist in der Praxis recht 
häufig — läßt sich mit Hilfe der rückwärtigen Düse ein rück/aufi reies 
Rohr verwirklichen, bei dem sich zwar nicht in jedem Zeitpunkt der 
Schußentwicklung die Kräfte kompensieren, jedoch die Summe der 
während des gesamten Schußvorgangs auf das Rohr übertragenen 
Impulse gleich Null ist, so daß keine merkliche Rohrbewegung auftritt. 

Mit den Vorteilen der Düsenkanone sind jedoch folgende Nachteile in 
Kauf zu nehmen, welche die Anwendung begrenzen: 

Sicherheitsbereich nicht nur vor, sondern auch hinter dem Rohr, 

erhöhte Knallbelästigung und 

erhöhter Pulververbrauch. 

Zur Theorie der Düsenkanone siehe CORNER [6J. 



2.2.3. Das konische Rohr 

Geschosse, mit denen eine große Reichweite oder eine große 
Durchschlagsleistung aufgrund ihrer kinetischen Energie erzielt werden 
soll, bedürfen einer hohen Anfangsgeschwindigkeit und eines geringen 
Geschwindigkeitsabfalls während des Fluges. Die hohe Anfangsge- 
schwindigkeit erfordert eine geringe Querschnittsbelastung (auf den Ge- 
schoßquerschnitt bezogene Geschoßmasse), während andererseits ein 
geringer Geschwindigkeitsabfall neben einem günstigen Widerstands- 
beiwert eine große Querschnittsbelastung voraussetzt. 



109 



Diesen entgegengesetzten Forderungen kann man einmal durch ein sog. 
Treibspiegelgeschoß gerecht werden, bei dem die Querschnittsfläche 
eines Fluggeschosses großer Querschnittsbelastung für den Beschleuni- 
gungsvorgang im Rohr durch einen sehr leichten Treibspiegel vergrößert 
wird. Der Treibspiegel trennt sich nach dem Verlassen des Rohres vom 
Fluggeschoß (vgl. Abschnitt 11.2.3.2). 



Ein anderer Weg ist die Verwendung eines konischen Rohres, wie es in 
Bild 213 dargestellt ist; aus ihm werden Geschosse nach Bild 214 
verschossen. 




Hinterer 



^adungsraum-~- iy |j ndr TeM 
Bild 21 3. Konisches Rohr. 



Konischer Teil- 



zyllndr. Teil " 




5/7d214. Geschoß für das konische Rohr; oben vor dem Schuß 
unten nach dem Schuß. 



Das konische Rohr besteht aus einem hinteren zylindrischen Teil mit 
dem Druchmesser d,, der sich direkt an den Ladungsraum anschließt; 
dann folgt der konische Teil, der den Übergang vom größeren 
Durchmesser d, zum kleineren Durchmesser d 2 des vorderen 
zylindrischen Teiles des Rohres darstellt. 

Das Geschoß für das konische Rohr hat zwei verformbare Flansche vom 
Durchmesser d, , die im konischen Teil des Rohres nach hinten 
umgelegt werden, bis sie den Durchmesser d 2 erreicht haben. 

110 



Zwei Geschoßausführungen für konische Rohre zeigt Bild 1114, wovon 
das eine (Ausführung b) anstelle des vorderen Flansches fingerhutartige 
Stauchkörper besitzt. 

Das Geschoß wird also hauptsächlich mit einem großen Durchmesser 
beschleunigt, erfährt dann im Rohr eine Verformung und legt seine 
Flugbahn mit einem außenballistisch günstigen kleineren Durchmesser 
zurück. 

Die Innenballistik des konischen Rohres weicht insofern von der 
normaler Rohre ab, als einmal eine starke Geschoßverformung während 
der Schußentwicklung stattfindet, zum anderen der Rohrquerschnitt 
nach vorn kleiner wird, die Expansion der Pulvergase über dem 
Geschoßweg bei gleichzeitiger Steigerung der Querschnittsbelastung also 
langsamer erfolgt. 

Der Energieverlust durch die Geschoßverformung bei einer Verjüngung 
des konischen Teiles von etwa 1:40 ist als außerordentlich gering 
festgestellt worden und kann bei der Rechnung vernachlässigt werden. 
Wenn die Abhängigkeit des Rohrquerschnittes vom Geschoßweg 
bekannt ist, läßt sich also der innenballistische Ablauf analog zu dem 
des normalen Rohres berechnen. 

Für weitere Angaben über konische Rohre und ihre Geschosse s. Ab- 
schnitt 11.2.3.5, Flanschgeschosse für konische Rohre. 

Die Drallübertragung auf die Geschosse erfolgte bei den ersten 
Ausführungen konischer Rohre durch Züge auf dem gesamten 
Geschoßweg, was mit gewissen Fertigungsschwierigkeiten verbunden 
war. Spätere Entwicklungen sahen ein Zugprofil nur im hinteren 
zylindrischen Teil vor, während der konische Teil und der vordere 
zylindrische Teil des Rohres glatt waren (getrennt gefertigt und 
aufgesetzt). Der Drallwinkel im hinteren zylindrischen Teil war größer 
als sonst üblich; während des Durchganges durch den konischen Teil 
erhöhte sich die Drehzahl des Geschosses weiter aufgrund des 
abnehmenden Trägheitsmomentes um die Längsachse entsprechend 
dem Drehimpulssatz. 

Eine ausführliche Übersicht über die Ergebnisse mit konischen Rohren 
findet sich bei H. NEUFELDT [9]; bei CORNER [6| sind auch die theo- 
retischen Ansätze zu deren Innenballistik zusammengefaßt. 



2 2.4. Die Leichtgaskanone 

In Abschnitt 2.1.3. ist auf die Frage nach der mit normalen Rohren 
erreichbaren maximalen Geschoßgeschwindigkeit eingegangen worden. 
Diese Grenzgeschwindigkeit kommt dadurch zustande, daß ein 
Druckgefälle zwischen Rohrboden und Geschoßboden auftritt, wie in 
Abschnitt 2.1 .5.2 erläutert. 



111 



Wenn nun die Schallgeschwindigkeit in den Schwaden groß genug wäre, 
um die Druckunterschiede zwischen Rohrboden und Geschoßboden 
hinreichend schnell auszugleichen, dann wären höhere Grenzgeschwin- 
digkeiten zu erwarten. 

Für die Schallgeschwindigkeit a in Gasen gilt 

•Wa^jir (68) 

mit R 0 als universeller Gaskonstante, T als Temperatur und M als Mol- 
masse. 

Bei konstanter Temperatur steigt die Schallgeschwindigkeit also mit 
abnehmendem Molekulargewicht der Gase. Daher können mit 
Wasserstoff (H 2 ) oder Helium (He) als Treibgas höhere Grenzgeschwin- 
digkeiten erzielt werden. 

Diese Erkenntnis nutzt man in sog. Leichtgaskanonen aus. Zunächst ist 
man so vorgegangen, daß Helium durch Verbrennung von Wasserstoff 
mit Sauerstoff im Rohr aufgeheizt und das Geschoß durch den dabei 
entstehenden Druck angetrieben wurde. Mit sehr leichten Geschossen 
(Kunststoff) sind damit beim Schießen im Vakuum Geschwindigkeiten 
von etwa 4000 m/s erreicht worden. 

Neuere Leichtgaskanonen haben einen Aufbau, wie ihn Bild 215 
schemalisch darstellt. Mit Hilfe einer normalen Treibladung wird ein 
Kolben in den mit Helium oder Wasserstoff gefüllten Leichtgasraum ge- 
trieben; dabei heizt sich das leichte Treibgas, im allgemeinen durch vom 
Kolben ausgehende Verdichtungswellen, auf. Es kommt zu einem 
Druckanstieg, durch den das Geschoß beschleunigt wird. Auf diese 
Weise sind Geschoßgeschwindigkeiten von etwa 6000 m/s erzielt wor- 
den. 

Die Bedeutung der Leichtgaskanone liegt insbesondere in ihrer 
Anwendung für die Weltraumforschung. So wurden die Fragen der 



K 

'///* 


olb«n H» odtr M, Gt*cr>on 

\ // // 7 Jjrr» / 








/ /// — 1 


//). 

Loöungs- 
räum _i 




iticMgasraum — m 


12JUU ' - — 

Gcschoftwtg — 



Bild 215. Leichtgaskanone, prinzipieller Aufbau. 
112 



Flugstabilität und der Erwärmung von Kapseln beim Wiedereintritt in 
die Erdatmosphäre in umfangreichen Untersuchungen an Modell- 
körpern geklärt, die aus Leichtgaskanonen verschossen wurden. Einzel- 
heiten über Leichtgaskanonen finden sich bei C. L. LECOMTE f10|. 



An der Raumfahrttechnik, aus der inzwischen einer der modernsten 
Industriezweige entstanden ist, hat der Raketenantrieb, also die innere 
Ballistik der Rakete, einen entscheidenden Anteil. Wenn es heute 
gelingt, Weltraumkapseln bzw. -fahrzeuge mit einer Masse von mehr als 
10 t aus dem Schwerefeld der Erde heraus zu befördern und ihnen 
darüber hinaus große Reisegeschwindigkeiten im interplanetaren Raum 
zu geben, so war die Entwicklung von Raketentriebwerken entsprechen- 
der Leistung die erste Voraussetzung dazu. 

Das umfangreiche Gebiet der Raketeninnenballistik kann in diesem 
Rahmen naturgemäß nur in Form einer kurzen Übersicht abgehandelt 
werden, wobei auf die Feststoffraketen wegen ihrer besonderen 
wehrtechnischen Bedeutung etwas näher eingegangen werden soll. 

Die allgemeinen Konstruktionsprinzipien von Raketen und der Aufbau 
militärischer Raketen werden in Kap. 12 beschrieben. 



2.3.1 Allgemeines 

Der die Rakete antreibende Schub entsteht dadurch, daß ein Teil der 
Raketenmasse (der Treibstoff) durch eine rückwärtige Öffnung (die 
Düse) mit hoher Geschwindigkeit austritt. 

Wenn aus einem geschlossenen System der Masse m, wie es eine Rakete 
darstellt, die sich im luftleeren und gravitationsfreien Raum befinden 
soll, ein Teil der Masse dm mit der Geschwindigkeit u e ff in einer Rich- 
tung ausgestoßen wird, dann erfährt die restliche Masse des Systems 
nach dem Impulssatz einen Geschwindigkeitszuwachs dv in umgekehr- 
ter Richtung: 



2.3. 



Innere Ballistik der Raketen 



dm ueff = - m dv. 



(69) 



Aus Gleichung (69) folgt 



dm _ dv 

"dT Ueff = ~ m dF ■ 



(70) 



113 



d.h., das Produkt aus Austrittsgeschwindigkeit und je Zeiteinheit 
austretender Masse ist gleich der auf das Restsystem wirkenden 
Antriebskraft. Dieses Produkt wird als Schub S bezeichnet: 

s = 4r Ueff - (71) 

Für den einfachen Fall, daß keine äußeren Kräfte auf die Rakete 
einwirken, läßt sich durch Integration von Gleichung (69) die 
Raketengeschwindigkeit v zu jedem Zeitpunkt direkt angeben: 

v - ueff ln-^£U (72) 



mit m 0 als Startmasse und m(t) als momentaner Masse der Rakete. 

Die Endgeschwindigkeit ve der einstufigen Rakete beträgt 
m 0 

ve = ueff In — , (73) 
m r 

worin m r die Masse der ausgebrannten Rakete, also die Differenz aus 
Startmasse und Treibstoff masse, bedeutet. 

Der Quotient 

" — (74) 
ist das Massenverhältnis der .Rakete. 

Aus Gleichung (73) erkennt man, daß um so größere Endgeschwin- 
digkeiten erreicht werden, je größer einmal die Austrittsgeschwindigkeit 
u e ff, zum anderen das Massenverhältnis ß ist. 



2.3.2 Antriebsarten 

Zur Erzeugung des nach hinten austretenden Massenstrahls der Rakete 
sind verschiedene Verfahren möglich, von denen einige technisch 
realisiert sind und andere sich, insbesondere für Weltraumprojekte, im 
Forschungsstadium befinden. 

Es ergibt sich etwa folgende Einteilung der Antriebsarten: 

Raketen mit chemischem Antrieb, nämlich 

Feststoffra keten, 
Flüssigkeitsraketen, 
hybride Raketen; 



114 



Raketen mit Antrieb durch thermische Kernenergie, 
Raketen mit elektrischem Antrieb und 
Raketen mit Photonenantrieb. 

Bei den Raketen mit chemischem Antrieb wird in der Brennkammer 
durch exotherme Umsetzung eines festen Treibstoffs, von Flüssigkeiten 
oder einem festen Brennstoff und einem flüssigen Sauerstoffträger 
(hybride Rakete) unter einem Druck bis annähernd 200 bar Gas mit 
einer Temperatur bis etwa 3000 K erzeugt. Dieses Gas expandiert 
durch eine Lavaldüse (stoßfreier Druckabbau) und erreicht dabei 
Überschallgeschwindigkeit. 

Zum innenballistischen Aufbau von Feststoffraketen wird in Abschnitt 
2.3.4. einiges ausgeführt. 

Den schematischen Aufbau eines Flüssigkeitstriebwerkes zeigt Bild 216. 




KiWrohftn für <J* EV»r>nhomfT*» 
und dw Ous« 

Bild 21 6. Schema eines F lüssigkeitsraketenmotors. 

Die Vorräte an Brennstoff und Oxidator befinden sich in getrennten 
Behältern. Durch Förderpumpen werden beide Komponenten über 
Einspritzdüsen in der Brennkammer in Kontakt gebracht, wo sie 
entweder spontan (hypergole Treibstoffe) oder durch äußere Zündung 
miteinander reagieren, wodurch gasförmige Produkte entstehen, die 
durch den engsten Querschnitt austreten und in der anschließend 
erweiterten Düse expandieren. Im allgemeinen wird, je nach chemischer 
Zusammensetzung, der Brennstoff oder der Oxidator vor Eintritt in die 
Einspritzdüsen zur Kühlung der Brennkammerwand benutzt. 

Bild 217 zeigt den Aufbau eines hybriden Raketen motors. Die 
Brennkammer enthält den festen Brennstoff, während der flüssige 
Oxidator mit Hilfe einer Förderpumpe über Einspritzdüsen zugeführt 
wird. Das hybride Triebwerk hat, wie auch das Flüssigkeitstriebwerk, 
gegenüber dem reinen Feststofftriebwerk den Vorteil, daß es 
abgeschaltet werden kann. 



115 




Einspritzdüse Brennkammer 



Bild 217. Schema ein es hyb riden Rake tenmo to rs. 

Anstelle von Förderpumpen werden für den Flüssigkeitstransport auch 
Preßgase und Ventile verwendet. 

Auf die chemische Zusammensetzung von Raketentreibstoffen wird im 
Kap. 1, Explosivstoffe, eingegangen. 

Durch thermische Kernenergie angetriebene Raketen haben einen 
Aufbau, wie er in Bild 21 8 dargestellt ist. 




(flüssig) Regelstäbe Exponsiansdüse 



Bild 218. Schema eines Raketenantriebs durch thermische Kern- 
energie. 

Das Arbeitsgas wird über ein Reaktor-Core geleitet und dort aufgeheizt; 
dann tritt es durch die Expansionsdüse aus. Als Arbeitsgas wird 
vorzugsweise Wasserstoff diskutiert, weil damit wegen seines geringen 
Molekulargewichtes bei vorgegebener Betriebstemperatur des Reaktors 
der höchste spezifische Impuls erreicht wird. 

Während bei chemischen Triebwerken und (wegen der zulässigen 
Reaktortemperatur) auch bei solchen mit thermischer Kernenergie die 
Ausströmgeschwindigkeit eine Grenze von annähernd 4000 m/s nicht 
überschreiten kann, sind mit elektrischen Antrieben Ausströmgeschwin- 
digkeiten möglich, die grundsätzlich nur durch relativistische Effekte 
begrenzt sind. 

In einem elektrischen Raketenantrieb (Bild 219) wird der Arbeitsstoff 
in einen Verdampfer gefördert und nachfolgend ionisiert, damit er 
schließlich in einem elektrostatischen Feld beschleunigt werden kann. 
Als Arbeitsstoffe kommen die Metalle Quecksilber, Kalium, Rubidium 



116 



und Cäsium in Frage, da sich diese Elemente durch ein geringes 
lonisierungspotential bei großem Atomgewicht auszeichnen. 




Vwdampfen kxvswrtn B»»cN*jnig»n 



Bild 2 1 9 . Sc h ema e in es elek frischen Rake tenan triebes. 

Für Weltraummissionen von großer Zeitdauer sind theoretische 
Überlegungen zur Anwendung von Photonenantrieben angestellt 
worden. Dabei geht man davon aus, daß bei der Emission 
elektromagnetischer Strahlung, die in Form von Energiequanten 
(Photonen) erfolgt, der Strahler einen Rückstoß erfährt. Jedes Photon 
überträgt einen Impuls h/X, wobei h die Plancksche Konstante und X 
die Wellenlänge der Strahlung ist. 

Um durch elektromagnetische Strahlung einen hinreichend großen 
Schub zu erreichen, ist eine Dichte des Photonenstromes erforderlich, 
wie sie bisher nicht erreicht werden konnte. Man denkt auch daran, die 
Photonen durch Paarzerstrahlung von Materie zu erzeugen. 

Neben den hier kurz erläuterten Raketenantrieben finden für 
Flugkörper auch Staustrahltriebwerke (luftatmende Triebwerke) 
Anwendung, bei denen nur der Brennstoff mitgeführt und als Oxidator 
der Luftsauerstoff verwendet wird. Staustrahltriebwerke können 
deshalb nur bis zu Höhen von etwa 30 km eingesetzt werden. 



2.3.3. Berechnung des Schubes und Auslegung der Düse 

Der Schub ergibt sich aus Gleichung (71), wenn die Expansionsdüse 
adaptiert, d.h. so ausgelegt ist, daß der Gasdruck am größten 
Querschnitt der Düse den gleichen Wert hat wie der Außendruck. 

Diese Adaption ist bei Höhenraketen nur für den einer bestimmten 
Höhe entsprechenden Druck möglich. Daher ist die Schubgleichung für 
den allgemeinen Fall durch ein Glied zu erweitern, das den Unterschied 
zwischen dem Enddruck an der Düse pe und dem Außendruck p a 
berücksichtigt: 



117 



S = v E + A e (p e -P a ). (75) 

Für die Berechnung des Schubes ist nun die Kenntnis der Temperatur 
T 0 und des Druckes p 0 in der Brennkammer sowie des engsten 
Querschnitts A t und des Endquerschnittes A e der Duse erforderlich.' ) 
Mit Hilfe der Gleichungen 



dm 1/ k 
dt f R T« 



k + 1 



K j 1 
2U-1) 



A, Po - 



(76) 



1EL 

MMff-'l/ ^ K (77) 



und 



1 

A t iTTT / p i-K (78) 



kann dann der Betrag des Schubes ermittelt werden; dabei ist R die in- 
dividuelle Gaskonstante. 

Wenn die Düse und die Verhältnisse in der Brennkammer vorgegeben 
sind, wird man zunächst nach Gleichung (78) den Quotienten p 0 /Pe 
Oestimmen. Das kann mit Hilfe der Kurvenschar in Bild 220 geschehen, 
in dem für verschiedene K-Werte die Beziehung zwischen A e /At und 
P ft /Pe gemäß Gleichung (78) dargestellt ist. 

Mit p Q /p e kann nach Gleichung (77) die Austrittsgeschwindigkeit u e ff 
berechnet werden. Gleichung (76) ist dann direkt auswertbar. Bei be- 
kanntem Außendruck ist mit 

Pe - Po (pf )"' (79) 

auch der zweite Summand in Gleichung (75) zu berechnen. 

Soll die Duse für ein bestimmtes Expansionsverhältnis p 0 /p e ausgelegt 
werden, so ist nach Gleichung (78) bzw. Bild 220 das Verhältnis vom 
Endquerschnitt zum engsten Querschnitt A e /A t zu ermitteln. Der 
engste Querschnitt ist im allgemeinen durch die Auslegung der Brenn- 
kammer festgelegt, so daß damit auch A e festliegt 



1 ) Die Berechnung des Zustandes in den Brennkammern wird für Fest- 
stofftriebwerke in Abschnitt 2.3.4. angegeben. 



118 



20 

18 
16 
U 
12 



^10 
Q> 

8 





















/ 






























Xz 


1,20- 


s 


/ / 











X= 1 






TS 














A 






= 1,30 












































! / 



















J 




















n 





















20 40 60 80 100 120 U0 160 180 200 

»*K 

Bild 220 Abhängigkeit des Flächenverhältnisses A e /A t vom Druck 
verhaltms p 0 /p e für verschiedene k Werte 

Klassische Düsenformen sind der gerade Kegel (Bild 221) und die 
Glocke (Bild 222). Bei der Ausführung als gerader Kegel soll der halbe 
Öffnungswinkel einen Wert von 15° nicht überschreiten (a < 15°), 
damit die Strömung nicht abreißt. Eine abreißende Strömung mit der 
Ausbildung von Wirbeln als Folge würde zu einer Herabsetzung des 
Wirkungsgrades der Düse führen. 





S/W 221. Kegelförmige Duse. 



Btld 222. Glockenförmige Duse. 

119 



Die Länge I der Düse berechnet sich nach dieser Forderung mit d t als 
kleinstem und d e als größtem Durchmesser zu 

< tan 15° . (80) 



2 1 

Wird eine Düse in Form eines geraden Kegels auf große Höhen 
adaptiert, dann ergeben sich beträchtliche Längen. Glockenförmige 
Düsen können kürzer gebaut werden. Indem man den zunächst sehr 
großen Öffnungswinkel zum Düsenende hin zu kleinen Werten 
auslaufen läßt, wird ein Abreißen der Strömung vermieden. 

Neben diesen klassischen Düsenformen finden auch Ringdüsen 
Verwendung, wenn dies aus konstruktiven Gründen nützlich ist. Eine 
besondere Ausführung der Ringdüse ist die ,,aerodynamic spike nozzle", 
bei der die äußere Strömungsbegrenzung durch den umgebenden 
Atmosphärendruck erfolgt. So kann eine recht gute automatische 
Höhenadaption erreicht werden. 

Für Abschätzungen zur Auslegung eines Raketentriebwerkes ist der 
spezifische Impuls l s eine nützliche Größe: 

S 

dm/dt 

Wenn für einen Antrieb mit dem Schub S und der Brenndauer t der er- 
forderliche Treibstoff m c berechnet werden soll, geht man von 

m c = ^ (82) 
's 



i s = - (in m/s). (81) 



Der spezifische Impuls hängt vom Brennkammerdruck und der Adap- 
tion der Düse ab. 

Für Feststofftreibsätze kann man mit l s = 2000 bis 2500 m/s und für 
flüssige Treibmittel mit l s = 2500 bis 4500 m/s rechnen. 



2.3.4. Berechnung des Brennkammerdruckes von Fest- 
stoffraketen 

Feststoffantriebe haben besondere Bedeutung für Artillerieraketen 
kleiner und mittlerer Reichweite sowie für nachbeschleunigte Ge- 
schosse, weil sie — im Gegensatz zu Flüssigkeitsraketen — jederzeit 
ohne besondere Maßnahmen einsatzbereit sind. Flüssigkeitsraketen 
können wegen der Natur ihrer Treibmittel (flüssiger Sauerstoff o.a.) 
erst kurz vor dem Start betankt werden. Ausnahmen bilden bestimmte 
Treibstoff/Oxidator-Zusammensetzungen, die sich für ein ,,pre-pack- 
age" eignen. 



120 



Pulverkörper 



Brennkammer 




Bild 223. 



Isolation Expansionsdüse 

Schema eines Feststoff antriebes (Stirnbrenner). 



Der Aufbau eines Feststoffantriebes ist in Bild 223 dargestellt. In die 
Brennkammer ist ein Pulverkörper eingebracht, der nach der Zündung 
mit definierter Oberfläche abbrennt. Oberflächen, von denen aus kein 
Abbrand stattfinden soll, werden durch geeignete Materialien isoliert. 
Der Druck in der Brennkammer läßt sich aus den thermodynamischen 
Werten des Treibmittels und aus den geometrischen Abmessungen der 
Düse berechnen. 



Das beim Abbrand des Pulvers entstehende Gas fuhrt einerseits zu 
einem Druckaufbau in der Brennkammer, zum anderen strömt aufgrund 
des Druckunterschiedes zwischen Innen- und Außenraum ein Teil der 
Gase durch die Düse ab. Der Pulverabbrand ist druckabhängig. Bei der 
Erfassung der Verhältnisse in der Brennkammer geht man daher von 
einer Massenbilanz zwischen umgesetztem Pulver, dem in der 
Brennkammer vorhandenen und dem durch die Duse abströmenden Gas 
aus: 

k + 1 



d (p\n 
dt 



mc S-^r ( K 2 ri )2(K " 1> A <p 



(83) 



Darin bedeutet p die Dichte.. V das Volumen, T die Temperatur und p 
den Druck der Gase in der Brennkammer; nv ist die anfänqliche Treib- 
ladungsmasse und z deren umgesetzter Anteil ~ 



Das rechte Glied von Gleichung (83) wird zweckmäßigerweise abgekürzt 
geschrieben: 



rt v*r 



3-'A tP 



(84) 



mit der Schallgeschwindigkeit 
a = v/kRT 



(85) 



121 



und der dimensionslosen Größe 

k + l 
2 2(k-1 



fU) = k { ) (86) 

K + 1 



Es gilt ferner 



ß ■ P (87) 
a* 

und 

V = V K - p 1 - d -z) m c , (88) 

wobei V« das Kammervolumen und p c die Dichte des Treibladungs- 
pulvers ist. 

Wenn man die Gleichungen (83) bis (88) zusammenfaßt, erhält man un- 
ter der Annahme, daß die Gastemperatur in der Brennkammer während 
des gesamten Antriebsvorganges konstant ist (T 0 = const.— a 0 = const.): 



1 JÜE |v K - J- (1 - z) m c ] + = m c d? - M A t p. 

aj Idt I K p c C I p c dt I c dt »o X 

Wenn man in Gleichung (89) das Abbrandgesetz 



£Ü.^Ü> „♦„!!, (90a , 
dt m c p' 



oder 



<£ = ecSU) b (P f (90b) 
dt rn c p* 

mit S(z) als momentane Oberfläche des Pulverkörpers und p* als Stan- 
darddruck einführt, kann der Druckverlauf über der Zeit in der Brenn- 
kammer grundsätzlich berechnet werden. Die Lesung ist jedoch im 
allgemeinen Fall nur mit numerischen Methoden möglich. 

Setzt sich der Pulverkörper mit konstanter Oberfläche S 0 urn, dann läßt 
sich der stationäre Druck p 0 in der Brennkammer berechnen (dp/dt 
= 0). Unter Voraussetzung von Gleichung (90b) und p c > ß gilt 

1 1 

f(K)p* 



Po (^^n-lKl-n (gi) 



Darin bedeutet 

K = S/A t (92) 



122 



die Klemmung. Pulverkörper, die mit konstanter Oberfläche abbrennen, 
sind entweder Stirnbrenner oder Innenbrenner mit Querschnitten nach 



Bild 224. 

0 © O @ 



Bild 224. Querschnitte von Pulverkörpern, die mit konstanter 
Oberfläche abbrennen. 



In Abschnitt 2.3.1 wurde auf die ideale Endgeschwindigkeit der Rakete 
eingegangen, die sich nach 



berechnet. 

Da für chemische Triebwerke ueff < 4000 m/s ist und andere Triebwer- 
ke bisher in ausreichender Größe nicht zur Verfügung stehen, würden 
Trägerraketen für Satelliten, Mondfahrzeuge oder interplanetare Sonden 
wegen der erforderlichen Endgeschwindigkeiten von etwa 10000 m/s 
Massenverhältnisse von ju * 12 erfordern. Solche Massenverhältnisse 
sind technisch kaum realisierbar und würden darüber hinaus gegenüber 
Raketen nach dem Stufenprinzip unwirtschaftlich sein. 

Bei Stufenraketen beschleunigt zunächst eine erste Stufe die 
Gesamtrakete bis zum Ausbrand, dann wird der leere Teil der ersten 
Stufe abgesprengt und die zweite Stufe gezündet usw. Durch 
Mehrstufenraketen lassen sich mit ungünstigerem anfänglichen Massen- 
verhältnis wesentlich höhere Endgeschwindigkeiten erreichen, weil 
während der Antriebsphase nach Ausbrand jeder Stufe die nicht mehr 
erforderlichen Bauteile abgetrennt werden, also keine mitgeführte 
Energie (Treibstoff) mehr zu deren Beschleunigung verbraucht wird. 

Die Endgeschwindigkeit der k-ten Stufe ist 

k 



2.3.5. 



Stufenraketen 



ve = ueffln/i 



(93) 



= £ (u eff )j ln Mi 



(94) 



i=1 



mit 



Mi ■ 



m ri 



(95) 



123 



Die Startmasse der Rakete ist m 01 ; die Differenz von Startmasse m 01 
und Treibstoffmasse der ersten Stufe m c1 

m r1 = m 01 ~ m c1- * 96) 
Für die zweite Stufe gilt entsprechend 

m 01 - m R1 



(97) 



n 01 - m R1 ~ m c2 



wobei m R1 die Masse der abgesprengten leeren Teile einschließlich der 
ausgebrannten Treibstoffmasse der ersten Stufe und m c2 die Treibstoff- 
masse der zweiten Stufe ist. 

Die Betrachtung läßt sich für weitere Stufen sinngemäß fortsetzen. 



Literatur 

|1| Schardin, H.: Bemerkungen zum Druckausgleichsvorgang in einer 

Rohrleitung. Phys. Z. 33 (1932), S. 60. 
|2| Germersnausen, R.; Witt, W.; Melchior, E.: Thermodynamisches 

Modell der Innenballistik. — I. Feste Treibstoffe, mit konstanter 

Oberfläche abbrennend, Wehrtechnik 3 (1971 ), S. 281/288. 
1 3 1 Resal, H.: Recherches sur le mouvement des projectiles dans les 

armes ä feu. Paris 1864. 
|4| Oswatitsch, K . : Gasdynamik. Wien 1952. 
|5| Kutterer, R. E.: Ballistik. 3. Aufl., Braunschweig 1959 
|6| Corner, J.: Theory of the Interior Ballistics of Guns. New York 

1950. 

|7| Witt, W.; Melchior, E,: Thermodynamisches Modell der Innen- 
ballist ik. — 11. Feste Treibstoffe, progressiv oder degressiv ab- 
brennend. Wehrtechnik 6 (1974), S. 222/225, 288/292. 

|8| Corner, J.: A Theory of the Internal Ballistics of the Hoch- und 
Niederdruck-Kanone. J. Franklin Inst. 246 (1948), S. 233/248. 

|9| Neufeldt, H.: Hochleistungswaffen mit konischen Rohren für die 
Deutsche Wehrmacht im 2. Weltkrieg. 
Wehrt. Monatsh. 64 (1967), S. 144/155; 226/238. 

|10| Lecomte, C. L.: Lancement de Maquettes ä Grande Vitesse. In: 
Vollrath, K.; Thomer, G.: K urzzeitphysik. Wien 1967. 



124 



3. Äußere Ballistik 



Die äußere Ballistik befaßt sich mit der Messung und Beschreibung der 
Bewegung, die ein Körper nach dem Abschuß unter dem Winkel d Q mit 
der Anfangsgeschwindigkeit v Q ausführt. Im engeren Sinne versteht man 
unter äußerer Ballistik die Verfolgung der Flugbahn, die ein verschosse- 
nes Projektil (antriebsfreies Projektil) im Gravitationsfeld der Erde 
(Erdanziehung) gegen den Luftwiderstand ausführt (Abschnitt 3.2). 
Erfolgt die Bewegung nur unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung, so 
spricht man von Vakuumballistik (Abschnitt 3.1). Die äußere Ballistik 
behandelt aber auch die Flugbahnen nachbeschleunigter Projektile 
(Raketen) (Abschnitt 3.3) und als Sonderfall des Schusses in der 
Bombenballistik (Abschnitt 3.4) den Abwurf von Projektilen. 

Bei der physikalischen Unterteilung des gesamten Schußvorganges steht 
die äußere Ballistik also zwischen der Abgangsballistik (Kap. 4) und der 
Endballistik (Wirkung im Ziel). 



3.1. Die Geschoßbahn im luftleeren Raum 

Berücksichtigt man im einfachsten Fall allein eine konstante Erdbe- 
schleunigung von g = 9,81 m/s 2 1 ) unter gleichzeitiger Vernachlässigung 
von Erdkrümmung und Erdrotation (Abschnitt 3.2.2.4), so wird die 
Wirklichkeit in einigen Fällen recht gut erfaßt. Das gilt z.B. für sehr 
große Höhen, bei kleinen Geschoßgeschwindigkeiten oder großen 
Geschoßgewichten. Diese Rechnungen sind mit den angegebenen 
Näherungen besonders für Abschätzungen geeignet. Sie führen wegen 
des fehlenden Luftwiderstandes zu jeweils größten Schußweiten. 



3.1.1. Die Flugbahn 

Die Flugbahn läßt sich aus der Newtonschen Bewegungsgleichung in x- 
und y-Richtung 

m4r=0 (D 
dt 2 



und m = - mg (2) 

dt J 



mit den Anfangsbedingungen (t = 0) 

x = 0, (3) 
y = 0, (4) 



1) Genauer: g = 9,780 490 (1 + 0,005 2884 sin 2 0 - 0,000 0059 sin 2 2/3), 
wobei ß die geographische Breite bedeutet. 



125 



5f = v o c °s (5) 

und = v 0 sintf 0 (6) 

berechnen; dabei bedeutet 

x die horizontale Flugbahnkoordinate, 
y die vertikale Flugbahnkoordinate, 
t die Flugzeit im Bahnpunkt (x, y), 
# 0 den Abgangswinkel, 
m die Geschoß masse. 

Durch Integration der Gleichungen (1) und (2) erhält man mit den 
Anfangsbedingungen (3) und (4) die Koordinaten eines beliebigen 
Flugbahnpunktes zur Zeit t: 

x = v Q t cos # 0 (7) 

und y ■ v 0 t sin ä Q - |t J , (8) 

woraus sich nach Elimination der Zeit t die Flugbahngleichung 

y = x tan 6 Q - - 2 9 *\ - (9) 
° 2vJcos 2 ä 0 

ergibt. Das ist eine Parabel, die symmetrisch zu den Gipfelkoordinaten 
xg und yo liegt. 

Bild 301 zeigt eine Flugbahnparabel mit den Bezeichnungen der 
wichtigsten Größen. 









Y 









Bild 301. Flugbahnparabel. 

Aus den Gleichungen (7) bis (9), (12) und (13) lassen sich die in der 
Tabelle 301 zusammengestellten Beziehungengewinnen. 



126 



Tabelle 301 . Formeln zur Flugbahnberechnung. 





1 n 

Abschußhöhe 
= Zielhöhe 


i luftleeren Raum 
Abschußhöhe y 0 * Zielhöhe 
z.B. Bombenwurf 


x Abszisse eines beliebigen 
Flugbah npunktes 


v 0 tcosi? 0 


v 0 tcos# 0 






y Ordinate eines beliebigen 
Flugbahnpunktes 


v 0 tsintf 0 -|-t 2 


y 0 + v 0 tsin # 0 - 






t Flugzeit im Bahnpunkt (x, y) 


x 








v 0 costf 0 


v 0 cos# 0 






v x Komponente der Geschwin- 
digkeit v in x Richtung 


v 0 cos# 0 


v 0 cos $ 0 






Vy Komponente der Geschwin- 
digkeit v in y-Richtung 


v 0 sintf Q - gt 


v 0 sin# 0 - gt 






v Geschwi nd igkeit im 










Bahnpunkt (x, y) 


v/vj -2 g y 


V v o-2g V 






xq Abszisse des Gipfelpunktes 
der Flugbahn 


^sin2tf 0 


2g sm2d ° 






Vq Ordinate des Gipfelpunktes 
der Flugbahn 

tQ Flugzeit im Gipfelpunkt 


y + S in 2 0 0 
2g 

— sin a 0 
9 


^sin ß Q 


7 




X Schußweite 


? °sin2ö 0 


^sin2tf 0 + 










+ >/<^sin2ö 0 ) 




cos 2 # 0 


T Gesamtflugzeit 


2 g~ -n ö 0 




2gv 0 + v 0 


sintf 0 ) 


V£ Endgeschwindigkeit 




\A*o + 2gy 0 






Xpp Maximale Schußweite 


g 


+ 2gy 0 






y m Maximale Schußhohe 
(vertikal) 


< 
2g 


V ° 2g 







127 



Geländewinkel 7 £ Null 



Im lufterfüllten Raum 
für rasante Bahnen nach d'Antonio 3 ) 
Machsche Zahl M > 1,5 



v n t cos d n 



x tan 



9X' 



0 2v/ 2 cos 2 tf 0 



v 0 cos ß n 



2 Vq cos # ( 
g cos 7 



- (tan tf 0 -tan7)' ) 



— O cosi3 0 (tant9 0 -tan7) 2 ) 



g (1 + sin 7) 



s) 



1 + a* v vn t 



x tan tf 0 - ^ t 2 (1 a'x) 

■ 3 



v xn (1 - a-x) : 



9 1 

v y tan d n ( (1 - a'x) 2 : 

3a * v vn 1 — a * x 



v 0 (1 - a*x) 2 
1-la-X « 



2 1-I.-X 



2 

2 

X 2 



T 2 — (1 
2 v-2 u 



a'X , a*x G 

) 2 (1 -) 

2 3 



v xo (1 - a*x G ) 



1 

— (1 
a' 



v xo (1 - a'X) 
v 0 (1 - a'X) 2 



Von diesen Gleichungen soll hier wegen ihrer praktischen Bedeutung 
nur die Beziehung zwischen Gipfelhöhe yc und Gesamtflugzeit T 



VG - 




(10) 



erwähnt werden. Diese in der Literatur als Hauptsche Gleichung 
bekannte Beziehung gilt exakt nur im luftleeren Raum, kann aber auch 
im lufterfüllten Raum in guter Näherung zur Abschätzung der Gipfel- 
höhe benutzt werden (1 ]. 



Variiert man bei gegebener Anfangsgeschwindigkeit v Q den Abgangs- 
winkel do, so erhält man eine Flugbahnschar mit einer zur y-Achse 
symmetrischen Parabel als Umhüllende (Bild 302) 



Bild 302. Sicherheitsparabel. A X 

■ i 

Außerhalb dieser sogenannten Sicherheitsparabel kann kein Ziel mit der 
gegebenen v Q getroffen werden. Jeder Punkt auf 6er Umhüllenden kann 
nur durch eine Flugbahn erreicht werden, alle Ziele innerhalb der 
einhüllenden Parabel können jedoch durch zwei Flugbahnen erreicht 
werden, nämlich im Flachschuß (0 o < 45°) und im . Steil- oder 
Bogenschuß '(tfo>45°K Die Summe der Abgangswinkel 0 o dieser 
beiden Flugbahnen ergibt 90°. 



3.1 .3. Schießen auf geneigter Ebene; das Flugbahnschwen- 



Wenn die Ziellinie mit der Horizontalen einen Winkel 7 bildet, ergibt 
sich für die Schußweite 



3.1.2. 



Die Sicherheitsparabel 



2g 2^ 



(11) 




ken 




g 



. cos 7 



(12) 



und für die Flugzeit 
^ 2v ( 




(13) 



g 



cos 7 



128 



Um das Ziel A zu treffen (Bild 303), muß also die Flugbahn 
„geschwenkt", d. h. zu dem Geländewinkel 7 der Aufsatzwinkel tf, 
addiert werden. Den Gesamtwinkel bezeichnet man als Erhöhung. 




Bild 303. Schießen auf geneigter Ebene. £-x 

Stellt man bei schiefem (ansteigendem oder abfallendem) Gelände 
denselben Aufsatzwinkel wie bei waagerechter Ebene ein ( so erhält man 
bei positivem Geländewinkel im allgemeinen Kurzschuß, bei negativem 
stets Weitschuß. Bei kleinem Geländewinkel 7 ist dieser Fehler jedoch 
gering. 




Bild 304. Flugbahnbestimmung nach dem „Angelrutenprinzip". 

Bei der Flugbahnbestrmmung nach dem „Angelrutenprinzip" (Bild 304) 
wird die Geschoßbahn als die jeweilige Resultierende einer gleichför- 
migen Bewegung in Richtung der Anfangstangente und einer gleichför- 
mig beschleunigten Vertikalbewegung ermittelt. Legt man Q — P für 
eine bestimmte Flugzeit t so fest, daß x* und x den Winkel d 0 bilden, 
so gibt bei der Mündungsgeschwindigkeit vo und der Erhöhung do P die 
Lage des Geschosses nach t Sekunden an. 

Das Schwenken nach dem Angelrutenprinzip, das bei kleinen Erhöhun- 
gen und Schwenkwinkeln näherungsweise auch für den lufterfüllten 
Raum gilt, ist eine bessere Methode als die vorher angegebene des 
Flugbahnschwenkens: Durch Änderung des Winkels #0 (Bild 304), der 



129 



der Erhöhung d { (Bild 303) entspricht, d.h. durch Auf- und Abwärts- 
schwenken der „Angelrute", kann also jede beliebige Flugbahn ermit- 
telt werden. 



3.1.4. 



Der bestrichene Raum 



Unter dem bestrichenen Raum (Bild 305) versteht man jene Strecke AX 
im Zielgebiet, bei der die Flughöhe y kleiner oder gleich der Zielhöhe 
Ay ist. 

Die folgenden Betrachtungen sind wichtig, weil sie bei vorgegebener 
Zielhöhe Ay einen Anhalt dafür geben, wie genau die Entfernungsmes- 
sungen X sein müssen und wie groß die Treffwahrscheinlichkeit ist, für 
die AX ein Maß darstellt. 



'0 













Bild 305. Zur Berechnung des bestrichenen Raumes. 

Die allgemeine Flugbahn läßt sich recht gut durch Parabelbögen 
annähern. Das macht man sich für den letzten Teilbogen zunutze: Aus 
der Flugbahngleichung (9) (luftleerer Raum) erhält man so mit der 
Geschwindigkeit im Ziel ve und dem Auftreffwinkel u> die Beziehung 



AX = — sin cj cos io 

g 



_ 74 C0S ^4 



sin 2 cj-2Ay), (14) 



die sich unter Verwendung der Gipfelhöhe yG (Gleichung (10)) 
erheblich auf 



AX = 2yG cotw (1- V1- 



yG 



(15) 



vereinfacht. Für den Fall Ay < yG, der in der Praxis häufig vorliegt, 
wird damit 



AX = Ay cot u> (1 + 

4y G 



(16) 



oder mit der Schußweite X (Tabelle 301) 

AX = Ay cotwd + ^Vcotco } 



(17) 



Diese Gleichungen lassen sich sehr gut auf den lufterfüllten Raum 
anwenden, wenn man in Gleichung (16) anstelle von 4yc die Größe 



130 



3vg setzt (DUFR&NOIS) (2); aus den Gleichungen (16) und (17) 
werden dann die Gleichungen 

AX = Ay cot oj (1 + ) (18) 

und AX = Ay cot u> (1 + 1 (19) 
oder nach Untersuchungen von W. KRAUS (3] 

AX = Aycotu;(1 + 3A ^ Qt " ) (20) 



3.2. Die Geschoßbahn im lufterfüllten Raum 

3.2. 1 . Aerodynamik des Geschosses 

Am Geschoß greifen im lufterfüllten Raum neben der Schwerkraft 
zusätzlich Luftkräfte an, die im Gegensatz zur Schwerkraft Oberflä- 
chenkräfte sind. Das Geschoß ist von der atmosphärischen Luft 
umgeben, die beim Flug an der Geschoßoberfläche entlangströmt. 
Dabei wird senkrecht auf jedes Oberflächenelement eine Druckkraft 
ausgeübt; durch das Haften von Luftmolekülen an der Oberfläche 
infolge der inneren Reibung der Luft entstehen in tangentialer Richtung 
Reibungskräfte. 



3.2.1.1. Der Luftwiderstand 

Der Prandtlsche Ansatz für ein Luftwiderstandsgesetz lautet 

W = c w |v 2 Jd 2 , (21) 

WObei W der Luftwiderstand (die Widerstandskraft), 

c w der dimensionslose Widerstandsbeiwert, 
p die Luftdichte, 
v die Geschoßgeschwindigkeit, 
d der Geschoßdurchmesser 

ist. Den grundsätzlichen Aufbau dieses Gesetzes erkennt man leicht: 
Der Widerstand W wird der Luftmasse proportional sein, die das 
Geschoß je Zeiteinheit verdrängen muß, also 

W ~ pvF, (22) 
wobei F der Geschoßquerschnitt ist. 

131 



Da nach der Newtonschen Bewegungsgleichung die Kraft gleich der 
zeitlichen Änderung des Impulses ist, wird der Widerstand insgesamt 
dem Produkt ,, Luftmasse mal Geschwindigkeit" proportional sein. Mit 
dem Proportionalitätsfaktor c w erhält man somit Gleichung (21 ). 

Der dimensionslose Widerstandsbeiwert c w ist keinesfalls konstant, 
sondern von der Form und Geschwindigkeit des Geschosses und dem 
Zustand der vom Geschoß zu durchfliegenden Luft abhängig; er ändert 
sich also längs der Flugbahn. 

Aus Betrachtungen mit dimensionslosen Größen, nach denen auch 
Gleichung (21) abgeleitet werden kann, findet man, daß der Wider- 
standsbeiwert c w wieder von dimensionslosen Größen, der Machschen 




(23) 



und der Reynoldsschen Zahl 

Re = ^*iL , (24) 

H 

abhängt (Abschnitt 3.2.1 .3); dabei ist 

l x eine von der Geschoßgeometrie abhängige charakte- 
ristische Länge (z.B. der Durchmesserd oder die Länge I), 
a die Schallgeschwindigkeit, 
P die Dichte der Luft, 
t] die dynamische Zähigkeit der Luft. 

Die Machsche Zahl ist ein Maß dafür, wie stark die Trägheitskräfte im 
Vergleich zu Kräften sind, die durch Kompression der durchflogenen 
Luft entstehen. Die Reynoldssche Zahl weist auf das Verhältnis der 
Trägheits- zu den Reibungskräften hin. 

Wenn die Tangente an die Bahn eines Geschosses mit dessen Achse 
zusammenfällt, trifft bei rotationssymmetrischen Körpern nur eine 
Luftkraft auf, die sich aus dem Druck- oder Wellenwiderstand, dem 
Reibungswiderstand und dem Bodensog zusammensetzt. Dementspre- 
chend spaltet man den Widerstandsbeiwert 

c w = c w w + cwR + c wB < 25 ) 

formal auf, wobei 

cwW der. Beitrag des Wellenwiderstandes zum c w -Wert, 
cwR der Beitrag des Reibungswiderstandes zum c w -Wert, 
cwB der Beitrag des Bodensogs zum cw-Wert 
ist. Abschätzungen für diese Beiwerte finden sich u.a. bei I. SZABO (4|. 

Bei Unterschallgeschwindigkeit (M < 1) laufen die Wellen dem Geschoß 
voraus; es besteht also ein gewisser Druckausgleich. Bei Überschall- 



132 



geschwindigkeit (M > 1) ist das nicht möglich; es bilden sich Stoßfron- 
ten. Der Druck- oder Wellenwiderstand liefert also im Überschallbereich 
einen wesentlichen Beitrag zum Gesamtwiderstand. Bei Unterschall- 
geschwindigkeit sind Reibung und Bodensog die Hauptanteile des 
Widerstandes. 

innerhalb einer sehr dünnen Schicht, der Prandtlschen Grenzschicht, 
werden die Luftmoleküle mitgenommen; sie erhalten eine größere 
Geschwindigkeit als diejenigen Moleküle, die vom Geschoß weiter 
entfernt sind. Nur bei kleinen Reynoldsschen Zahlen Re sind die 
Stromlinien nahezu parallel zur Wand (laminare Grenzschicht), bei 
großen Reynoldsschen Zahlen Re bilden sich durch die innere Reibung 
der Luft innerhalb der Grenzschicht Wirbel (turbulent), die sich am 
Geschoßboden wieder ablösen und hinter dem Geschoßboden eine 
Wirbelstraße bilden (v. Kärmänsche Wirbelstraße). Sie sind maßgeblich 
für die Größe des Bodensogs verantwortlich. Bei Unterschallgeschwin- 
digkeit lassen sich durch geeignete Formgebung des Geschosses (Zeppe- 
linform) Wirbelbildungen weitgehend heruntersetzen. Der praktischen 
Verwirklichung der Zeppelinform stehen aber verschiedene Schwierig- 
keiten entgegen [5 1. 

Es zeigt sich, daß bei schlanken Spitzgeschossen der Anteil des 
Bodensogs bis weit in den Überschallbereich hinein bis zur Hälfte des 
Gesamtwiderstandes betragen kann, während mit zunehmend stumpfe- 
ren Geschossen der Wellenwiderstand den Reibungswiderstand über- 
wiegt. 

Im Normalfall, wo cw etwa dem Widerstandsbeiwert c w i nach dem 
Rheinmetall-Widerstandsgesetz bzw. dem deutschen Luftwiderstands- 
gesetz Nr. 2 (Bild 306) entspricht, ergibt sich bei der Machschen Zahl 3 
für die einzelnen Beiwerte folgende Verteilung: 

CwW : c W R : c W B = 0,13 : 0,05 : 0,1 1 
= 45 % : 17 % : 38 % 

Bild 306 zeigt die Abhängigkeit der cw-Werte für verschiedene 
Geschoßformen von der Machschen Zahl M. 

Bei der Lösung der Hauptgleichung der äußeren Ballistik (Abschnitt 
3.2.2) werden teilweise besondere Widerstandsgesetze verwendet 
(SIACCI, d'ANTONIO), die z.B. in der speziellen Form 

W= Cn |v 0 2 - n v n ^d 2 (26) 

(z.B. n = 1,5 bei d'ANTONIO) die geschlossene Integration der 
Hauptgleichung ermöglichen. Durch den Faktor v 0 2 " n wird erreicht, 
daß die Beiwerte cn dimensionslos bleiben. 



133 



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Bild 306. 



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«-* o o o o o 

«I ( 11*0 jjaMidqspuDisjepi/yy 

Verlauf der Widerstandsbeiwerte cw verschiedener Ge 
schösse in Abhängigkeit von der Machschen Zahl M. 



134 



Zu diesen Fassungen des Wider Standsgesetzes ist auch die Beziehung 



W=mcf(v) (27) 

zu zählen, bei der die Abhängigkeit des Luftwiderstandes W von der 
Geschoßgeschwindigkeit v durch die Funktion f(v) erfaßt wird. Die 
Größe c bezeichnet man als ballistischen Beiwert. 



3.2.1 .2. Luftkräfte bei nicht-axialer Anströmung 

Im Gegensatz zu den in Abschnitt 3.2.1.1 gemachten Voraussetzungen 
bildet die Geschoßachse in Wirklichkeit stets einen Winkel mit der 
Flugrichtung (Anstellwinkel a, Bild 307). Die bei schiefer Anströmung 
senkrecht zum Widerstand W wirksame Kraftkomponente nennt man 
den Auftrieb A. Die Zerlegung der Luftkraft in Richtung der 
Anströmung (Flugrichtung) und senkrecht dazu, also in Widerstand und 
Auftrieb, kann auch durch eine solche in Richtung der Geschoßachse 
und senkrecht dazu ersetzt werden; man erhält so die Tangentialkraft T 
und die Normalkraft N. Da nun der Luftangriffspunkt D im allgemeinen 
nicht mit dem Schwerpunkt S zusammenfällt, erhält man zusätzlich ein 
Drehmoment um den Schwerpunkt, das Drehmoment der Luftkraft 
Ml. In Analogie zum Prandtlschen Ansatz (Gleichung (21)) setzt man 
mit den entsprechenden Beiwerten c( ): 




Bild 307. Am Geschoß wirkende Luftkräfte; 

v = Anströmgeschwindigkeit, d = Anströmwinkel (An- 
stellwinkel), D = Luftangriffspunkt, S = Schwerpunkt, d = 
Geschoßdurchmesser, I = Geschoßlänge, ls = Abstand des 
Schwerpunktes von der Geschoßspitze, Id = Abstand des 
Luftangriffspunktes von der Geschoßspitze. 

135 



W = c w |v 2 -^d 2 , Widerstand, (21) 

A = c a |v 2 -?jd 2 , Auftrieb, (28) 

T = ct^v 2 -?d 2 , Tangentialkraft, (29) 

N = c n |v 2 -?d 2 r Normalkraft, (30) 

Ml= Cm-v 2 -d 3 , Drehmoment der Luft- (31) 
2 4 kraft. 

Aus Symmetriegründen müssen cw und et gerade Funktionen, Ca, Cn 
und cm ungerade Funktionen des Anströmwinkels a sein. Für kleine 
Anströmwinkel a erhält man also durch Reihenentwicklung die 
Beziehungen 

c w * (cw) 0 , (32) 
et = (ct) 0 , (33) 

Ca =(^r> 0 ". <34) 
da 

c n = i~) 0 a, (354 
da 

cm - (~— ) 0 a; (36) 

dabei beziehen sich die mit dem Index 0 versehenen Größen auf den 
Anstellwinkel a = 0. 

Zur Vereinfachung werden die Bezeichnungen 

c S -(£».. 

cS-(^). <38. 

und 4,Ȁ2.) 0 (39) 

da 

eingeführt 1 ), für die aufgrund geometrischer Beziehungen (Bild 307) in 
gleicher Näherung die Gleichungen 



1 ) Unter • ist also die jeweilige Ableitung nach a an der Stelle a = 0 zu 
verstehen. 



136 





Mggnuskraft, 


(43) 




Dämpfungskraft, 


(44) 


P 7T , 4 

Cj ^ VCJ - d > 


Rollbremsmoment, 


(45) 


P K _|4 


Magnusmoment, 


(46) 


P • 77 . 4 

c h2 va 4 d ' 


Dämpfungsmoment, 


(47) 



et - c w , < 40 > 
cfi = c£ + c w (41) 

und c m = c n (42) 

gelten. 

Überdies treten infolge des Dralls und der Geschoßpendelung folgende 
Kräfte und Momente auf: 

K 
E 
I 

J 
H 

wobei cj die Winkelgeschwindigkeit des Geschosses und ot die zeitliche 
Ableitung des Anstellwinkels a ist. 

R. E. KUTTERER [5j führt die Widerstandsbeiwerte c( ) aus 
praktischen Gründen als 

Ä (Kutterer) 7r 

C (. . .) " c <- • •' 8 (48) 

ein, so daß z.B. Gleichung (43) die für numerische Rechnungen 
handlichere Form 

„ (Kutterer) t , .3 //irk . 

K = C|< p v w d (49) 

annimmt. 

Die Beiwerte c k und Cj sind ungerade Funktionen des Anströmwinkels 
ck, so daß sich wie oben die Beziehungen 

c k =<5*->o* (50) 

und Cj = <^£L) 0 ot (51) 

angeben lassen. 

Man definiert entsprechend den Gleichungen (37) bis (39) 

137 



und 



(Abschn. 3.2.3.3) 



(52) 
(53) 
(54) 



Wenn I K der Abstand des Angriffspunktes der Magnuskraft von der 
Geschoßspitze ist, gilt ferner 



cf = c£ (l K - 1 s )/d. 



(55) 



Um eine Vorstellung von der Größenordnung der aerodynamischen 
Beiwerte zu erhalten, sollen diese als Beispiel für ein 20-mm-Geschoß 
(Bild 308) angegeben werden |5). 



I 
1 










— 


0,75 d 










2,Sd 










5d J 



Bild 308. 20-mm-Geschoß (schematisch). 



d = 5 



Geschoßmasse m = 0,1 1 49 kg 
D 



= 2,81 5 = 26,5 (D = Drallänge * 

Ganghohe der Züge ) 

Mit diesen Abmessungen ergeben sich bei der Machschen Zahl M = 1 ,54 
folgende aerodynamische Beiwerte: 



!,09 l ) 



°w 


= 0,40 


cf = 


c a 


= 2,35 




c n 


= 2,75 


% 




c m 


= 1,87 


"d 


Ck 


= 0,94 


ce * 


ch 


= 20 


Cj « 



5,1 



1) Vgl. Abschnitt 3.2.3.5.2. 
138 



3.2.1.3. Ähnlichkeits- und Model Ig esetze 



Wenn man bei der Bestimmung der aerodynamischen Beiwerte gezwun- 
gen ist, ein Modell in einem anderen Maßstab als dem des Originals 
auszuführen, so hat die geometrische Ähnlichkeit der Körper nicht ohne 
weiteres die Ähnlichkeit der Strömungsvorgänge um das Geschoß zur 
Folge. Es müssen vielmehr gewisse Ähnlichkeitsgesetze zwischen Modell 
und Original erfüllt sein: 

(1) Wenn die geometrische Ähnlichkeit erfüllt ist, das Verhältnis 
homologer Stücke 

i/r = \. (56) 

also konstant ist, müssen außerdem die Bedingungen 

(2 ) Re - ^-L £l_y_l_L {57) 

(3) M = 1TT (58) 

eingehalten werden, wobei r\ die dynamische Zähigkeit und a die Schall- 
geschwindigkeit des entsprechenden Gases ist. Dabei gilt der Index ' für 
das Modell. Die Größe \ bezeichnet das Maßstabsverhältnis. 

Die ähnliche Geometrie sollte auch möglichst ähnliche Oberflächen- 
beschaffenheit umfassen, um ähnliches Grenzschichtverhalten zu erzie- 
len. 

Bei Erfüllung der Ähnlichkeitsgesetze (56) bis (58) zwischen Modell 
und Original sind die aerodynamischen Beiwerte des Modells und des 
Originals gleich, solange man unterhalb des Hyperschallbereiches M = 5 
bleibt. Für M < 0,5 gelten in guter Näherung die Gesetze der inkom- 
pressiblen Strömung, so daß Bedingung (58) vernachlässigt werden kann 
(Abschnitt 3.2.1.1). 

Bei sehr großen Reynoldsschen Zahlen Re muß meist nur die Bedingung 
(58) erfüllt sein. Damit ähnliche Grenzschichten vorliegen, dürfen 
jedoch Re und Re' beide nicht bei Re, =« 10 6 1 ) liegen, da in diesem 
Bereich die Grenzschicht von laminar in turbulent umschlägt. Für ebene 
Platten und schlanke Rotationskörper gilt für den Reibungswert bei 
laminarer Strömung 

c f (laminar) = 1.328 Re, " 2 (59) 
und bei turbulenter Strömung 

Cf(turbulent) = 0.074 Re| ,/S , (60) 



1 ) bezogen auf die Geschoßlänge I. 



139 



entsprechend Grenzschichtdicken von 

5 (laminar) = 5Ref l/2 | (61) 
und 5(turbulent) = 0,38 Ref 1 /s I. (62) 

Von dem Grenzschichtverhalten hängen vornehmlich jene Beiwerte ab, 
die vorwiegend auf Reibungsvorgängen beruhen, wie z.B. die Magnus- 
kraft. Bei der Übertragung vom Modell auf das Original ergibt sich dann 
für diese Beiwerte bei z.B. turbulenter Strömung mit Re > 10 6 mit den 
Gleichungen (57) und (60) 

c (. . .) = c'(. . .) (^" ,/S . (63) 



3.2.1.4. Die Atmosphäre 

Die im Verhältnis zum Erdradius (6 378 km am Äquator) recht niedrige 
Troposphäre und die sich daran anschließenden untersten Schichten der 
Stratosphäre sind etwa die Höhenlagen, in denen sich das artilleristische 
Schießen in der Hauptsache abspielt. 

Die Normalwerte für die Lufthülle sind in der seit 1952 von der 
internationalen zivilen Luftfahrt eingeführten und für die meisten 
Schußtafeln verwendeten ICAO-Standard-Atmosphäre 1 ) festgelegt. 

In Tabelle 302 sind die festgelegten Werte für Temperatur, Druck, 
Dichte und Schallgeschwindigkeit bei trockener Luft in Abhängigkeit 
von der Höhe zusammengestellt, in Bild 309 sind sie bis zu einer Höhe 
von 20 km dargestellt. 

Tabelle 302. Temperatur, Luftdruck, Luftdichte und Schallgeschwin- 



digkeit der ICAO-Standard-Atmosphäre. 



Höhe 
km- 


Schich- 
tung 


Tempera 
tur T 
K 


Druck p 
mbar 


Dichte p 
kg/m 3 


Schallge- 
schwindig 
keit a 

m/s 


0 


NN 


288,16 


101 3,25 


1.225 


340,429 


0-11 


Tropo 


T o -0,0065H 


T vS,:5M 
Po < T - ' 


T .4.2561 

i „ 


AT 




Sphäre 




! - 




0 


1 1 


Tropo- 


216.66 


226,32 


0,364 


295,188 




pause 




H, -H 






1 1-65 


Strato- 


216,66 


Pj • 1 0 1 4 6 0 2 


295,188 




sphäre 


(H und I 


H , in m) 


' P, 





Der Index 0 gibt die Werte für die Höhe 0 (Meereshöhe), 
der Index 1 die Werte für die Höhe 1 1 km (Tropopause) an. 



1) International Civil Aviation Organisation. 

2) Genaugenommen handelt es sich hierbei um die geopotentiel le Höhe. 
Einer geometrischen Höhe von 100 km entspricht eine geopotentiel le 
von 98,454 km |1 |. 



140 




250 300 K 



0 


200 £00 


600 


8C0 


Temperatur T 

1000 1200m bar 




. — 

250 




300 


».Druck p 

350 m/s 




0 




0,5 


».Schallgeschwindigkeit a 

1,0kg/m 3 



Dichte g 



Bild 309. ICAO-Standard Atmosphäre. 

141 



3.2.2. 



Flugbahnberechnungen 



3.2.2.1. Die Hauptgleichung der äußeren Ballistik 



Zur Ableitung der Hauptgleichung geht man wieder von der Newton- 
schen Bewegungsgleichung aus. Auf das Geschoß wirken nach Verlassen, 
der Mündung als äußere Kräfte die Schwerkraft mg und der Luftwider- 
stand W (Bild 310). Zur Beschreibung des Luftwiderstandes, der nur in 
Richtung der Bahntangente wirksam sein soll, geht man von der 
Beziehung (27) aus. 




Bild 310. Flugbahnelemente. 



■=-Wcost? 



Die Bewegungsgleichung liefert dann für die x-Richtung 

m d 2 x 
m , 
dt 2 

und für die y-Richtung 
d 2 * 



dr 



- = — W sin # — mg, 



woraus sich durch Substitution von W nach Gleichung (27) mit 

dx 
dt 



= V cos d 



und = v sin # 

die Gleichungen 



(64) 

(65) 

(66) 
(67) 



d(v cos 0) = - c f(v) cos d dt (68) 
und d(v sin d) = - cf(v) sin d dt - g dt (69) 

ergeben, welche Beziehungen zwischen v, $ und t darstellen. 
Substitution von dt mit Gleichung (68) in Gleichung (69) führt auf 

(70) 



g d(v cos d) = c vf(v) d 0. 



142 



Diese Gleichung wird als Hauptgleichung der äußeren Ballistik bezeich- 
net. Sie enthält bei konstantem c nur die Variablen v und 0. 



Aus den Gleichungen (66) bis (68) und (70) ergeben sich für die 
Bahnkoordinaten x und y sowie die Zeit t die Beziehungen 

v 2 

dx = ---dtf, (71) 
v 2 

dy = - g-tan # d d (72) 

und dt = -ä~cWtf d *' (73) 

die sich integrieren lassen, da nach Gleichung (70) die Bahngeschwin- 
digkeit v als Funktion der Winkelkoordinate d bekannt ist. 

Nach Gleichung (21) ist der Luftwiderstand W dem Geschoßquerschnitt 

-^-d 2 proportional; danach und nach der Bewegungsgleichung (64) ist 

die Geschoßbeschleunigung d 2 x/dt 2 der auf die Flächeneinheit bezo- 
genen Masse, der Querschnittsbelastung, 

Q=*a» (74) 

4 d 

umgekehrt proportional. Bei ähnlichen Geschossen ist die Querschnitts- 
belastung nach Gleichung (74) im allgemeinen dem Kaliber propor- 
tional. 



3.2.2.2. Die Integration der Hauptgleichung 

Die geschlossene Integration der Hauptgleichung ist entweder nur unter 
gewissen vereinfachenden Annahmen oder unter Zugrundelegung eines 
speziellen analytischen Ausdrucks für den Luftwiderstand (Abschnitt 
3.2.1.1 ) möglich. 

Die allgemeine Integration ist nach Näherungsverfahren (1 |, (5), [7], [8] 
(z.B. nach RUNGE-KUTTA (9]) mit elektronischen Rechenanlagen 
durchzuführen, die das Differentialgleichungssystem (70) bis (73) in 
kurzer Zeit lösen. 



143 



3.2.2.2.1. Flugbahnberechnung mit konstantem Widerstands- 
beiwert c w 

Für kleine Geschwindigkeitsbereiche und damit kurze Flugstrecken ist 
die Annahme 

c w = const. (75) 

zulässig. Für kurze Flugstrecken ist außerdem der Einfluß der Gravita- 
tion, also das Wegkrümmen der Flugbahn [1], gering. Überdies ist im 
allgemeinen, besonders für kleinkalibrige Geschosse (Gleichung (74)), 
die Verzögerung durch den Luftwiderstand erheblich größer als die 
Beschleunigung durch die Erdanziehung, also W/m>g. Unter diesen 
Voraussetzungen läßt sich aus der Hauptgleichung (70) mit der 
Anfangsbedingung (x = 0) 

v = v D (76) 

für die Bahngeschwindigkeit v die Beziehung 

v = v 0 exp(- Cw / " d % ) (77) 
ö m 

ableiten, wobei s die Bogenlänge der fast geraden Flugbahn ist. 
Gleichung (77) läßt sich auch direkt aus der Newtonschen Bewegungs- 
gleichung ableiten: 

ms = - W, (78) 

wobei sich der in Flugrichtung wirkende Luftwiderstand W nach dem 
Prandtlschen Ansatz (21) berechnen läßt: 

ms'=~c w £s 2 -?d 2 . (79) 
2 4 

Als Lösung dieser Differentialgleichung erhält man mit der Anfangsbe- 
dingung (76) wieder die Beziehung (77). Sie ist zur Ermittlung des 
Geschwindigkeitsabfalls 

Av = v-v n (80) 



über kurze Entfernungen nützlich; insbesondere vereinfacht sie sich für 
sehr kurze Entfernungen As (Reihenentwicklung!) auf 

Av = _ c wP*d\ ^ (81) 
8 m 

Gleichung (81) wird zur Berechnung des v 0 -Zuschlags verwendet. 
144 



3.2.2.2.2. Flugbahnberechnung nach SIACCI 

Dieser Flugbahnberechnung liegt das von F. SIACCI [10] aufgestellte 
Luftwiderstandsgesetz 

W = m c s f s (v) (82) 

mit dem ballistischen Beiwert 



„ = 1000 »d 2 p , 1 | 
^ s 1,206 rn m 



(83) 



zugrunde, wobei der Geschoßdurchmesser d in m und die Dichte p in 
kg/m 3 einzusetzen ist; i ist ein den Luftwiderstand des Geschosses 
betreffender Formfaktor. 

Für die Funktion f s (v) gibt SIACCI den analytischen Ausdruck 



f s (v) = 0,2002 v - 48,05 + N /(0,1648v - 47,95) 2 +9,6 
0,0442v(v-300) ( m\ 

371 + (v/200) 10 V 1 (84) 

an [10|, in dem die Geschwindigkeit v in m/s einzusetzen ist. Das 
Verfahren ist auf kleinere und mittlere Abgangswinkel beschränkt 
(#o<45°), da es nur für diesen Bereich gute Näherungswerte liefert. 
Zur Lösung der Hauptgleichung der äußeren Ballistik mit dem 
Luftwiderstandsgesetz (82) bis (84) werden Näherungsannahmen ge- 
troffen, die durch einen Ausgleichsfaktor ß berücksichtigt werden, 
wobei im allgemeinen 

*'=t1j < 85 > 

eingeführt wird. Für kleine Abgangswinkel ist ß » 1. 

Wenn drei der fünf Größen v 0 , #o, c s , X und T bekannt sind, 
ermöglichen von FASELLA aufgestellte Tafeln die beiden übrigen zu 
bestimmen. Bild 311 zeigt eine graphische Darstellung dieser Tafeln. Es 
gelten die Beziehungen 

f 0 (86) 

fl = si ^ 2d o : (87) 

m TcosJ, (88) 



145 



Aus dem Diagramm ergeben sich die Größen 

f, =f, <v 0 ,f 0 ), (89) 
f 3 -f, (v 0 ,f 0 ). (90) 
Aus der zusätzlichen Kurvenschar 

^••♦•»-TTÄ (91) 

läßt sich die Schußweitenänderung AX in Abhängigkeit von der 
Änderung der Mündungsgeschwindigkeit Av Q bestimmen. 

Das Diagramm soll anhand eines Beispiels veranschaulicht werden: 

Gegeben: ^ = 0,5 —; v 0 = 800 X = 4000 m; 

zusätzlich: = 1 % - 

f 0 = 0,5 • 4000 = 2000, (86') 
fj =0,000025 - (aus dem Diagramm), (89') 
sin 2 d 0 = 4000 • 0,000025 =0,1, (87') 
*ö 55 2 ' 87 °> 

f 3 ~ 3,6 ^ (aus dem Diagramm), (90') 



Man findet 



■ 3,6 3,6 



— 7,2 s. (88'! 



0,5 • cos 2,87° 0,5 • 0,9987 

Bei einer v Q -Änderung von 1 % erhält man 

f v =1,40 (aus dem Diagramm) (9V 
und A X = 4000 • 0,01 • 1,40 = 56 m. (91' 



3.2.2.2.3. Flugbahnberechnung nach d'ANTONIO 
(Machsche Zahl M > 1,5) 

Aus der ballistischen Hauptgleichung (70) und der Beziehung (71) läßt 
sich für rasante Bahnen die Flugbahn nach d'ANTONIO bestimmen. 
Rasante Bahnen ergeben sich bei Direktbeschuß mit hoher Bahn- 
geschwindigkeit v; der Winkel zwischen Visierlinie und Seelenachse ist 
also klein. Für diesen Fall fast gerader Flugbahnen läßt sich wegen der 
kurzen Flugzeiten der Einfluß der Erdanziehunq ebenfalls vernachlässi- 
gen (s. 3.2.2.2.1), so daß sich die Geschoßbahn allein durch die Bahn- 
koordinate s beschreiben läßt (eindimensionale Abhängigkeit). 



146 




loo- 1 1 1 ■ ■ ■ ■ 1 ■ ■ ■ ■ I ■ ■ ■ ■ I 1 ; 1 

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 

— fe-HHl) 

Bild 31 1 . Ballistische Funktionstafel nach Fasella. 



147 



Mit dieser Näherung wird 

cos = const., (92) 
also dx = cos#ds, (93) 

womit sich aus den Gleichungen (66) und (68) die Beziehung 

dv--cf(v)Ä (94) 

ergibt; das führt mit der speziellen Annahme des Wider Standsgesetzes 
(26) mit n = 3/2 bei d'ANTONIO mit Gleichung (27) auf 



dv = -c 3/2 ^v 0 "> v 3 ' 2 J d 2 4 S - 



oder nach Division durch dt mit 



v = Ä (96) 
dt 



dv „ ß 1 17 3/2 7T , 2 

auf -.— s,,, — «, v 4 d ' (97) 



Wenn man die Verzögerung des Geschosses dv/dt durch den Luftwider- 
stand nach Gleichung (97) wegen der geraden Geschoßbahn wie in 
Abschnitt 3.2.2.2.1 nun auch direkt aus der Newtonschen Bewegungs- 
gleichung ableitet, erhält man die Beziehung (79). Führt man in dieser 
Gleichung für den Widerstandsbeiwert die Beziehung 



c w =c wo\/V v (98) 
ein, so erhält man andererseits, da nach Gleichung (96) 



(99) 



dv 

ist, für die Geschoßverzögerung die Beziehung 

Ein Vergleich von Gleichung (97) mit Gleichung (100) ergibt, daß 

C 3/2 - C WO (10D 

gilt. 



Gleichung (97) läßt sich direkt integrieren: Mit der Definition 
16 m 

148 



= C ^ P7fd (102) 



wird aus Gleichung (97) 



^ = -2a Vc ; /2 v 3/2 . (103) 
dt ° 



Einmalige Integration führt mit der Anfangsbedingung (t = 0) 



(104) 



auf ~0-= (1 + av 0 t) 2 ; (105) 

daraus erhält man mit Beziehung (96) die Abhängigkeit des Geschoß- 
weges s von der Zeit t, die mit der Anfangsbedingung (t = 0) 

s = 0 (106) 
dieForm (1-as) = ' (107) 



hat oder nach Umformung 

s = - — y 

1 +av n t 



(108) 



bzw. t »Jtj • < 1 °9> 

Durch Kombination der Beziehungen (105) und (107) erhält man die 
Abhängigkeit der Geschoßgeschwindigkeit v vom Geschoßweg s 

v = v Q (1 -as) 2 . (110) 

Weitere nützliche Beziehungen finden sich in Tabelle 301. 

Die angegebenen Beziehungen sind im allgemeinen für den Geschwin- 
digkeitsbereich M>1,5 gültig, da der Widerstandsbeiwert cw dann 
genügend außerhalb des kritischen Bereiches M « 1 liegt. H. MOLITZ 
[1] weist darauf hin, daß die Annäherung n = 3/2 beim Widerstands- 
gesetz (26) einen größeren Geschwindigkeitsbereich überdeckt, da man 
im Überschallbereich die c w -Kurve oft in einem ziemlich weiten 
Intervall durch eine Kurve 

c w = c, \/~ (c,= const.) (111) 

annähern kann, was aber gerade der Beziehung (98) entspricht. 

Wenn man sich auf ganzzahlige Exponenten beschränkt, gibt im 
Unterschallbereich das quadratische Widerstandsgesetz, im Überschall- 
bereich dagegen das lineare Gesetz die bessere Annäherung an die 
Wirklichkeit. 



149 



3.2.2.2.4. Maximale Schußweiten bei bekannter Querschnitts- 
belastung und Mündungsgeschwindigkeit 



Mit Hilfe der Bilder 312 und 313 läßt sich die maximale Schußweite 
Xm für den lufterfüllten Raum bestimmen. Mit der Geschoßmasse m 
und dem Geschoßdurchmesser d kann im Nomogramm Bild 312 die 
Querschnittsbelastung Q abgelesen werden (Gleichung (74)). Dem 
Diagramm Bild 313 entnimmt man dann bei gegebener Querschnitts- 
belastung Q und vorgegebener Mündungsgeschwindigkeit vo die maxi- 
male Schußweite Xm für den lufterfüllten Raum. Außerdem kann man 



m| kg] 



0.100 - 

0050 
0,030 

0,015 
Q009 



Q(kg/m 2 ) 



1.97-10" 
1,5-10« 
- 10« 



10* 



fö 1 



d (mm) 

762 

10 
15 



30 
- 50 



0*g«b*n: ä-. »mm und m.Q.lkfl. OK 
icKnidil di» Q-lulir bm dtm g«iu<Mi 
IxrKhnal Q:9*2bg/m J 1- 



Q • 950 hg/m 1 



Bild 31 2. Nomogramm zur Ermittlung der Querschnittsbelastung Q 
aus der Geschoßmasse m und dem Geschoßdurch- 
messer d. 



150 



darin den Abgangswinkel S 0 und die Flugzeit T, die Xm zugeordnet 
sind, ablesen. Der Darstellung liegen die Cw1 -Werte nach dem Rhein- 
metall-Widerstandsgesetz (Bild 306) zugrunde. 

Der Korrekturfaktor i (Bild 313) berücksichtigt das abweichende 
Verhalten der verschiedenen Geschoßformen von diesem Widerstands- 
gesetz (Abschnitt 3.2.2.2.2). 



3.2.2.3. Näherungslösungen 

3.2.2.3.1. Bestimmung von Flugbahnparametern aus dem 
Schußweitenverhältnis 

Nach Tabelle 301 ergibt sich das Schußweitenverhältnis 




(112) 



für den luftleeren Raum aus der Schußweite X(i3 0 ) bei beliebigem 
Abgangswinkel d Q zu der maximalen Schußweite X m bei i3 0 = 45° bei 
gleicher Mündungsgeschwindigkeit v 0 zu 

\ = sin 2 d 0 . (113) 

Diese Beziehung ist für kleine Mündungsgeschwindigkeiten vo und sehr 
große Querschnittsbelastungen Q (Gleichung (74)) näherungsweise auch 
im lufterfüllten Raum gültig; sie ist in Bild 314 als strichpunktierte 
Kurve dargestellt. 

Wenn der Abgangswinkel #o bekannt ist, kann man mit der maximalen 
Schußweite X m nach Abschnitt 3.2.2.2.4 (Bild 313) und nach Glei- 
chung (112) aus dieser strichpunktierten Kurve also die Schußweite X 
und umgekehrt bei bekannter Schußweite den Abgangswinkel nähe- 
rungsweise bestimmen. 

Die übrigen drei Kurven, die für die Kaliber 20 mm, 105 mm und 
155 mm im lufterfüllten Raum gelten, zeigen das exakte Schußweiten- 
verhältnis, wobei die maximale Schußweite Xm wieder Bild 313 
entnommen ist; die Schußweiten X in Abhängigkeit vom Abgangs- 
winkel tf 0 entstammen der Schußtafel (experimentell). Die größten Ab- 
weichungen gegenüber dem luftleeren Raum treten nach Voraussetzung 
beim Kaliber 20 mm auf. 



151 



ICt 












4 
/,< 




















■ 

/ 


/ 




M 
















3" 




- - 


/ 




/ 

/ 






















t 

1 


f 


• / 


/ 


















*■ 

0.1 

•. 




i 


/' 


/ 




















( 




n 
i 
























/. 


i 
























7 




















































• 




■ 


■ 


■ 


: • 


- - 


: - 


s r 




• 



.«i^MMfl 

fl/Vd 314. Schußweitenverhältnis \ in Abhängigkeit vom Abgangs- 
winkel ßo. 



3.2.2.3.2. Angenäherte zeichnerische Flugbahndarstellung 
(nach R. SCHMIDT) 

Wenn die meßbaren Größen Abgangswinkel #o, Schußweite X und 
Flugzeit T bekannt sind, läßt sich nach R. SCHMIDT [2], [11], [12] die 
Flugbahn in guter Näherung leicht konstruieren (Bild 315). Dem 
Verfahren liegt die Hauptsche Gleichung (10) zugrunde, die die 
Gipfelhöhe yc mit der Flugzeit T verbindet und die Form 

y G = 1,23 T 2 (114) 

annimmt, wenn man yc in Meter und T in Sekunden angibt. Bei der 
punktweisen Konstruktion des Bahnverlaufs macht man weiterhin von 
der Eigenschaft einer Parabel Gebrauch, daß die Verbindungslinie 
zweier Tangentenmitten (Tangentenlänge = Abstand Pol-Berührungs- 
punkt) wieder eine Tangente ist. 

Die im Abstand yo zu AZ gezogene Parallele schneidet den freien 
Schenkel des in A an AZ angetragenen Winkels &o in B. Verdoppelt 
man AB über B hinaus, so erhält man C. Die Verbindung CZ schneidet 
die Parallele zu AZ in D. D ist die Mitte von CZ; G ist die Mitte von BD. 
Verbindet man die Mitte von AB (Punkt F) mit der Mitte von BG 
(Punkt E), so erhält man eine Tangente an die Flugbahn, die diese in G t 
(Mitte von FE) berührt. Die Punkte G, G,, ... sind Punkte der 



152 



; <o 



'°0* 

35 s 
30 s 



5 



VC 

— ry> 



V 



Max Schon weite Xm 



Abgangswinkel O bei vorgegebener Querschnitts- 

n. r l belastung Q und Mündungsge 

r scnwmaigKeii mq oe» maximale 
J Scnuflweite X m zugeordnet 




'600 
'200 
900 



nv s 

m/s 
m/s 



600 m/s 
300 m/s 



10 



20 



30 



40-10 



reziproke Querschnittsbelastung i/Q(m fc /kg) 



Bild 31 3. 



Maximale Schußweiten X m in Abhängigkeit von der 
Querschnittsbelastung Q und der Mündungsgeschwindigkeit v 0 . 



153 




Bild 31 5. Angenäherte zeichnerische F lugbahndarstellung. 

Flugbahn, die Geraden durch BD, FE, . . . Tangenten an die Bahn. 
Analog kann man den absteigenden Ast der Flugbahn zeichnen. 



3.2.2.4. Störungsrechnung 

Grundlage für das artilleristische Schießen ist die Schußtafel, die immer 
Normalwerte als Voraussetzung hat. Abweichungen davon werden 
durch die Störungstafeln, z.B. die BWE-Tafeln (Tafeln der Besonderen 
und Witterungs-Einflüsse) berücksichtigt, die angeben, was der Schütze 
zu tun hat, damit bei vorhandener Störung die Normalwerte erreicht 
werden. 

Bild 316 zeigt einen Auszug aus der BWE-Tafel zu der von Rheinmetall 
erstellten Schußtafel für die 1 05-mm-Feldhaubitze (L). Die Änderungen 
der Lufttemperatur beziehen sich auf den Standard 288 K. Die 
unterschiedlichen Korrekturen für Zu- und Abnahme ergeben sich 
dadurch, daß sie jeweils Ausgleichswerte für einen Bereich von 
mehreren Prozenten darstellen. 

Die relative Änderung der Schußweite AX/X durch Störungen läßt sich 
nach 

AX _ tan fl 0 -tanu; ( Ac w f Ap 2Ad _ Am 
X ' tan lo c w ß d m 

. 3 tan \9 0 — tan u> Av 0 ,«,«-» 
_2_ --t + (cot w- tan (115) 



154 



6. Ladung 


BWE-Tafel 


T*f«l 

6 


1 


10 1 l 1 


12 1 13 


14 1 15 


16 1 17 


18 1 19 


5° 

3 
C 

| 


v D -Ar 
l f 

i 

i 

£j 


iderg. 
1 

3 


Länge 
1 Kr 

L-> 


L- 


Lu 
tempc 
1 

] 

< 


ft- 

ratur 
% 

tt 
E 

1 

N 


Luftd 
1 

Ol 

E 
< 


ichte 
E 

£ 
f 

1 

N 


Ose 
ge w 

St an 

□ 

E 

< ■ 


ho fi- 
cht 

dard 
□ 

| 

E 

c 

2 O 

3 _ 

M + 


m 




m 


m 


m 


m 


m 


m 


m 


m 


m 


0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0. 0 


0 


0 


100 

300 
400 


0 1 

0. 3 
0. 5 
0 6 


-0 1 
-0. 3 
-0. 5 
-0. G 


0 0 

0. 0 
0. 0 
0 0 


0. 0 
0. 0 
0. 0 
-0. 1 


0 0 
0 0 
0. 1 
0 1 


0. 0 
0. 0 
-0. 1 
-0 1 


-0. 1 
-0 2 
■ 0 3 
-0. 4 


0. 1 
0. 1 
0 2 
0. 3 


- 1 

- 2 

- 3 

- 4 


1 

- J 


500 


0 8 


-0. 8 


0 1 


-0 1 


0. 1 


-0. 2 


-0. 5 


0. 3 


- 5 




G00 

800 
900 


0. 9 

1 . 0 
1 2 

1. 3 


-0. 9 
-1.0 
-1.2 
-1.3 


0 1 

0. 2 
0. 2 
0. 3 


-0. 2 
-0. 2 
-0. 3 
-0 4 


0. 2 
0 2 
0. 3 
0 4 


-0. 3 
-0. 4 

-0. 5 
-0 7 


-0. 6 
-0. 7 
-0. 8 
-0. 9 


0. 4 

0. 5 
0 6 

0. 7 


- 6 

- 6 

- 7 

- 8 


6 


1000 


1. 4 


-1.4 


0. 3 


-0. 5 


0. 5 


-1.0 


-1.0 


0. 8 


- 8 


8~~ 


1 100 

1300 
1400 


1 . 6 
1. 7 
1.8 
1 9 


- 1 . G 
-1.7 
-1.8 
-1.9 


0. 4 

0. 5 
0. € 
0. 7 


-0. 6 
-0 8 
-0. 9 
-1.1 


0. fi 
0 8 
1.0 

1. 2 


-1.2 
-1.5 
-1.9 
-2 2 


-11 
-1.3 
-1.4 
-1.5 


0. 9 

1. 0 
1. 1 
1. 3 


- 9 

- 9 

- 9 
-10 


9 
9 
9 
10 


1500 


2. 0 


-2. 0 


0 9 


-1.2 


1.5 


-2. 5 


-1.6 


1. 4 


-10 


10 


1G00 
1700 
1800 
1900 


2. 0 
2. 1 
2. 2 
2. 3 


-2. 0 
-2. 1 
-2. 2 
-2 3 


1, 1 
1.2 
1.3 
1. 4 


-1.3 
-1. 5 
-1.6 
-1. 8 


1.8 
2. 2 

2. 6 

3. 0 


-2. 9 
-3. 3 
-3. 7 
-4 2 


-1.8 
-1.9 
-2. 1 
-2. 2 


1. 5 
1. 7 
1.8 
1. 9 


-10 
-11 
-11 
-11 


fr 
11 
11 
Ii 


2000 


2. 4 


-2 4 


1.5 


-19 


3. 4 


-4. 6 


-2. 3 


2. 1 


- 1 1 


12 


2100 
2200 

2400 


2. 5 
2. 5 
2 G 
2. 7 


-2 5 
-2. 5 
-2 G 
-2 G 


1.7 
1. 9 
2 1 
2 3 


-2. 1 
-2. 2 
-2 4 
-2. 6 


3. 8 
4 2 

4. 7 

5. 2 


-5. 0 
-5. 4 
-5. 8 
-6. 3 


-2. 5 
-2. 6 

-2. 8 

-2. 9 


2. 3 

2. 6 
2. 8 


-11 
- 1 2 
-12 
-12 


12 

12 
12 


2500 


.2 7 


-2. 7 


2. 5 


-2. 8 


5. 7 


-6. 7 


-3 1 


2. 9 


-12 


12 


2600 
2700 
2800 
2900 


2. 8 
2. 9 
3.0 
3 1 


-2 8 
-2. 8 
-2. 9 
-2 9 


2 7 

2 9 
3. 1 

3 3 


-3. 0 
-3 2 
-3 4 
-3. 6 


6. 2 

6. 7 

7. 2 
7. 7 


-7. 1 
-7.6 
-8. 1 
-8 5 


-3 3 
-3 4 
-3 6 
-3. 8 


3. l 
3. 3 
3. 5 
3. 6 


• 12 

-12 
-12 
-12 


12 
12 
12 
12 


3000 


3 1 


-3. 0 


3. 5 


-3 8 


8 2 


-8 9 


-4. 0 


3. 8 


-12 


13 


3100 
3200 
3300 
3400 


3 2 
3. 3 
3 3 
3 4 


-3.0 
-3 1 
-3 1 
-3. 2 


3. 7 
3 9 

4. 1 
4. 4 


-4. 0 
-4 2 
-4. 4 
-4. 6 


8. 7 
9 2 

9. 7 
10 2 


-9 4 
-9. 8 
-10. 3 

- ia 9 


-4. 2 
-4 4 
■ 4. G 
-4. 8 


4. 0 
4. 2 
4. 4 
4 6 


-12 
-12 
-12 
-12 


13 
13 
13 


3500 


3. 4 


-3. 2 


4.6 


-4 8 


10. 7 


-IL 3 


-5.0 


4 8 


-12 





Bild 31 6. BWE-Tafel zur Schußtafel für die 105 mm FH (L). 

Die Geschosse werden in Gewichtsklassen eingeteilt. In Spalte 18 und 
19 bedeutet das Symbol [3El r daß d »e Tafel für ein mittleres 
Geschoßgewicht innerhalb einer bestimmten Spanne gilt; diese Größe 
sowie die Abweichungen [T] werden in jeder Schußtafel speziell 
angegeben. 



155 



erfassen, wobei 



c w der dimensionslose Widerstandsbeiwert, 

p die Luftdichte, 

d der Geschoßdurchmesser, 

m die Geschoßmasse, 

v 0 die Anfangsgeschwindigkeit, 

# 0 der Abgangswinkel, 

u> der Auftreffwinkel 



ist. 



Für flache Flugbahnen {ö ö < 5°) nehmen die Vorfaktoren in Glei- 
chung (1 15) folgende Werte an: 

tan* -tan w 
tan u> 

3 tan £ 0 — tan cj 



= 2 . . 0,5, 



cot oj • tan # 0 = 0,9 . . . 0,5. 



Der Einfluß der Geschoßmasse und der Pulverdaten auf die relative 
Änderung der Anfangsgeschwindigkeit Av 0 /v 0 läßt sich nach den fol- 
genden Beziehungen abschätzen: 

0.3. -.-0.5^ «, 16 , 

f> -0.5... 0.7 ^g. 
(m c = Pulvermasse), 

-£^ = 0,0005 . . . 0,002 Ate (118) 
(At c = Änderung der Pulvertemperatur in ° C). 
Einfluß der Verkantung: 1 ) 



Wird ein Waffenrohr gemäß Bild 317 um eine Achse, die mit der ge- 
planten Schußebene den Winkel o bildet, um den Winkel Aß verkantet, 
so ändert sich die Erhöhung um den Winkel 



1) Vgl. Abschnitt 6.2.2, Die Schildzapfenverkantung und die dabei 
entstehenden Richtfehler. 



156 




Bild 317. Verkantung eines Waffen roh res; 

S = Drehpunkt der Schildzapfenachse, 
M = Rohrmündung. 



A tf, = - tan äj (1 — cos Aß) + sin o sin Aß; {119) 

der Seitenfehler -Ao wird 

- Ao = cos o tan • Aß. (120) 

In Gleichung (1 19) sind die Größen o und A#, als klein angenommen; 
in Gleichung (1 20) wird auch Aß als klein angesehen. 

Wenn die Verkantungsachse in der Schußebene liegt (o =0) und wenn 
die Größen Aß. Ai3 t und Ao in Strich (~) gemessen werden, gilt 

Ad| m ~2ÖÖ0~ tan *> { ^~ y (121) 

und 

Ao~ = tan d x Aß~. (122) 

Auch nachdem das Geschoß das Rohr verlassen hat, ist es Störungen 
unterworfen. Im folgenden sind die wichtigsten Beziehungen zur Kor- 
rektur dieser Einflüsse angegeben. 

Einfluß des Längswindes: 

Wenn nur Längswind v wx herrscht (v W x > 0 ist Mitwind, v W x < 0 ist 
Gegenwind), betragen die Änderungen der Mündungsgeschwindigkeit 
Avo und des Abgangswinkels A do 



157 



und 

Atf 0 = sintf 0 ; 

v o 

damit ergibt sich die Schußweite zu 



(124) 



X = ♦ v 0 -g- -JA Aö 0+ v wx T, (125) 

wobei die Größen 

u ax . ax 

den BWE-Tafeln zu entnehmen sind. 
Einfluß des Querwindes: 

Wenn nur Querwind v wz herrscht, bleibt die Schußweite X erhalten; es 
tritt aber eine Seitenabweichung 

Z = vwz (T - * } ) (Didionsche Gleichung)(1 ) (126) 
in Windrichtung auf (s. auch Abschnitt 3.3.2.1 ). 
Einfluß des Dralls: 

Bei Drallgeschossen kann die Seitenabweichung Z (Rechtsabweichung 
bei Rechtsdrall) in guter Näherung nach 

Z = KX tan d 0 (127) 

mit K * 0,03 . . . 0,04 ermittelt werden. 



Die Drehung der Erde um die Nord-Süd-Achse bewirkt das Auftreten 
der Zentrifugalkraft (in der Erdbeschleunigung g (S. 125) berücksichtigt) 
und der Corioliskraft und damit sowohl eine Längs- als auch eine 
Seitenabweichung. 



Wenn x die Schußweite. 

T die Flugzeit, 

d 0 der Abgangswinkel, 

cj der Auftreffwinkel, 

158 



\ die geographische Breite, 

\p die Abweichung der Schußrichtung von Nord im Uhr- 
zeigersinn 

ist, lassen sich die Rotationskoeffizienten 
A = 0,00002431 • T |346 AX(i3 010 ,) + 1 ,8 X cot cj], (128) 

B - 0,00003646 ■ T • X ( 3 ™ *n j ™ ^ ), (129) 
C = 0,00001 21 5 - T • X ■ tan ß Q ( ^^^ i (1 3 0) 

angeben [13]; dabei ist die Flugzeit T in Sekunden einzusetzen. Die 
Größe AX (# 0 |0 J entspricht einer Änderung der Schußweite X bei 
einer Vergrößerung des Abgangswinkels d 0 um 10 Minuten. 

Einfluß der Erddrehung auf die Längsabweichung: 

AX = Acos\sin^. (131) 

Die Schußweite wird also bei Schußrichtung nach Osten vergrößert, bei 
Schußrichtung nach Westen verkleinert. 

Einfluß der Erddrehung auf die Seitenabweichung: 

Z = B sin \ - C cos \ cos^>. (1 32) 

Bei Breitengraden \ip\> 10° ist der erste Summand in Gleichung (132) 
größer als der zweite; auf der Nordhalbkugel tritt also im allgemeinen 
Rechtsabweichung, auf der Südhalbkugel Linksabweichung auf. 



3.2.3. Stabilität und Folgsamkeit 

3.2.3.1. Die Pendelung des Drallgeschosses 

Das fliegende Drallgeschoß gehorcht als rotierender Körper (Dre- 
hung um die Längsachse) den Kreiselgesetzen |1], [4], (5], (14]: Die 
Geschoßspitze liege oberhalb der Bahntangente und das Geschoß habe 
Rechtsdrall (Bild 318). Die mit der Geschwindigkeit v anströmende 
Luft, die im Druckpunkt D vor dem Schwerpunkt S angreift, übt ein 
Moment auf den Körper aus und versucht, die Spitze weiter aufzu- 
richten (destabilisierendes Moment). Ein schneilaufender Kreisel hat nun 
aber die Eigenschaft, daß er senkrecht zur Richtung der Störkraft 
ausweicht, und zwar in dem Sinne, daß die Spitze des Geschosses 
bestrebt ist, sich dem Vektor des Momentes parallel zu stellen 
(Drallstabilisierung) [1]. Der Vektor des Luftkraftmomentes steht 
senkrecht auf der Zeichenebene, seine Spitze ist vom Betrachter 



159 



abgewandt. Also tritt infolge des Momentes die Spitze senkrecht nach 
hinten in die Papierebene hinein. Man beobachtet ein „Fortschreiten 
der Figurenachse", d.h. die Geschoßspitze beschreibt eine kreisförmige 
Bewegung (Winkel \p) um die Vertikale (Präzession), der sich eine zweite, 
schnellere Bewegung (Nutation, Winkel ot) überlagert. 

Das rotierende Geschoß wird als stabil angesehen, wenn der Anstell- 
winkel ot mit der Zeit abklingt. Daß der Anstellwinkel selbst klein 
bleibt, wird von vornherein angenommen; wesentlich ist aber, daß ein 
durch eine Störung erzeugter Anstellwinkel auch wieder ver- 
schwindet (1 ]. 



Bild 318. 

Pendelung des Drallgeschosses. 




3.2.3.2. Die Pendelgleichung 

Die Beschreibung der Pendelung des Drallgeschosses wird durch 
Darstellung mit komplexen Zahlen erleichtert. Legt man die Gaußsche 
Zahlenebene so, daß sie in ihrem Ursprung von der Bahntangente 
senkrecht durchstoßen wird, dann kann man die jeweilige Achslage des 
Geschosses, die durch den Anstellwinkel ot und den Präzessionswinkel \p 
festgelegt ist, durch den komplexen Anstellwinkel 

$ = ot sin i// + i a cos ^ (133) 

kennzeichnen. 

Unter Vernachlässigung der Schwerkraft, d.h. für fast horizontale 
gerade Bahnen (ßahnkoordinate s = x), gilt die Differentialgleichung der 
Pendelbewegung 



160 



-j£f- + <A, ♦IB,)g+<A 1 +iB,)f = 0 



1134) 



mit den Koeffizienten 



lc a-cw)g — 



(135) 



J| CJ 

J q v ' 



(136) 




(137) 



und 



a J q 8 mv 



J 8J q V ' 



» 7TP d 4 LJ 



(138) 



wobei 



p die Luftdichte, 



d der Geschoßdurchmesser, 
m die Geschoßmasse, 

Jl das Trägheitsmoment um die Längsachse, 

Jq das Trägheitsmoment um eine Querachse durch den 

Schwerpunkt, 
v die Geschoßgeschwindigkeit, 
cj die Geschoßwinkelgeschwindigkeit 



ist; zur Erklärung der Beiwerte Cw, Cn, Ca, cm und cf sei auf die 
Gleichungen (21), (47), (37), (39) und (53) verwiesen. Für normale 
Artilleriegeschosse, die sich in ihrer Geometrie und ihrem Aufbau 
ähneln, gilt näherungsweise 



Für Hohlladungsgeschosse ist dieses Verhältnis wesentlich kleiner. 



Bild 319. Darstellung der Pendelbewegung in der Gaußschen Zah- 
lenebene |5j; f 0 = f(x = 0), \p 0 ~ \p(x = 0). 




m 10. 



(139) 




161 



Als Lösung der Differentialgleichung (134) erhält man bei konstanten 
Koeffizienten 

? = K, exp(i7, ) exp + i Ml ) X ]+ 
+ K 2 exp(i 72 ) exp ((k 2 + i M2 |x]. (140) 
Die Bewegung von f kann also als Drehung zweier Vektoren der Länge 
K,exp(K,x) bzw. K 2 exp(K 2 x) in der Gaußschen Zahlenebene 
dargestellt werden. Die Vektoren beginnen bei den Winkeln 7, bzw. 7, 
und drehen sich um die Winkel /i,x und ß 2 x (geometrische Addition) 
(Bild 319); ihre Längen ändern sich dabei mit den Faktoren exp U, x) 
bzw. exp U 2 x). 



Zwischen den Winkeldrehungen je Längeneinheit ß i und ß 2 , den 
Dämpfungskonstanten k x und k 2 und den Koeffizienten (Gleichungen 
(135) bis (138)) der Differentialgleichung (134) bestehen die Bezie- 
hungen 

Al =- +k 2 ), (141) 
Bl =- ( Ml + M2 ), (142) 
A. ß 2 , (143) 

B 2 = Mi K 2 + ß 2 K \ < (144) 

wobei in Gleichung (143) der Summand als klein vernachlässigt 

ist. Aus den Gleichungen (133) und (140) ergibt sich, daß der 

Anstellwinkel a = a(x) einen periodisch mit der Frequenz Mi — M 2 
schwankenden Verlauf hat. 



Der Abstand zweier Maxima des Anstellwinkels er, die Schwingungs- 
länge, ist also 

«-N«^- (145) 



3.2.3.3. Das Molitzsche Stabilitätsdreieck 1 > 

Ein Drallgeschoß wird nach Abschnitt 3.2.3.1 als stabil angesehen, 
wenn ein durch eine Störung erzeugter Anstellwinkel auch wieder 
verschwindet. Ein Kreisel, dessen Kraftangriffspunkt oberhalb des 
Unterstützungspunktes liegt, kippt nicht um, wenn für den Stabilitäts- 
faktor 

s = irr%£- < 146 > 

4Jq Ml 



1) Die Darstellung lehnt sich an die moderne Behandlung durch 
Molitz (1 l ao 2 . 

2) Exakt: s = j^f~ ~ 1 woraus mit der Näherung sin a % et Gleichung 
(146) folgt. 



162 



die Bedingung 



s > 1 



(147) 



erfüllt ist (klassischer Stabilitätsfaktor), wobei die Größe ML nacn den 
Gleichungen (31), (36), (39) und (54) 



Ml = cm 



-?v 2 ^d 3 



(148) 



ist. Durch die Forderung (147) wird aber nur das Moment Ml der 
Luftkraft L berücksichtigt. Zieht man auch die Reibung und andere 
Momente in die Betrachtung ein, so führt das auf die strengere 
Bedingung 

1 



$ > 



wobei 



4s (1-sT 



md 2 * 
c a r- cj 



, md 2 
Ca — c w + — j — Ch 
Jq 



ist. Die Beziehung (149) wird anschaulicher, wenn man 

s 

einführt; sie geht dann in 

a> I 2s — II 
über, was in Bild 320 dargestellt ist. 

.iL 



(149) 



(150) 



(151) 



(152) 




Bild 320. Molitzsches Stabilitätsdreieck. 



Bild 320 zeigt das Winkelfeld, in dem das Drallgeschoß nach Bedingung 
(149) stabil ist. Drallgeschosse sind also stabil, wenn s> 1 ist und o in 
dem durch Bedingung (152) gegebenen Winkelbereich in Bild 320 liegt. 
Bei Flügelgeschossen (Pfeilgeschossen), bei denen der Druckpunkt 
hinter dem Schwerpunkt liegt, wird s < 0, also a> 1; ihr Bildpunkt 
liegt im oberen Teil des Stabilitätswinkelfeldes (Bild 321), und zwar um 



163 



so höher, je geringer der Drall ist. Bei drallfreien Flügel geschossen wird 
s = 0, d.h. o = +°°; sie sind für jedes s stabil. Der Drall eines 
Pfeilgeschosses schränkt den Stabilitätsbereich ein, und zwar um so 
mehr, je größer die Winkelgeschwindigkeit u> ist [1 ]. 




Bild 321. Stabilitätsbereiche (s, s -Diagramm). 

Die Faktoren s, s und o stehen in direktem Zusammenhang mit den 
Koeffizienten A, , A 2 , Bj und B 2 (Gleichungen (141) bis (144)), und 



zwar gilt 



s = - 



4 A, 



oder mit den Gleichungen (142) und (143) 
t _ tM, + M 2 ) 2 

Entsprechend ergeben sich für die Größen o und s die Beziehungen 



oder 

und 
oder 
164 



Mi +M 2 



(153) 
(154) 

(155) 

(156) 

(157) 
(158) 



3.2.3.4. 



Der Folgsamkeitsfaktor 



Der Stabilitätsfaktor s (Gleichung (146)) nimmt während des Fluges zu. 
Da M[_ im wesentlichen proportional zu v 2 ist (Gleichung (148)) und cj 
bedeutend schwächer als v abnimmt (nach einer Exponentialfunktion), 

wird der Term während des Fluges größer. 

Wenn der Stabilitätsfaktor s zu groß ist, kann die Geschoßachse der 
Bahntangente einer gekrümmten Flugbahn nicht mehr folgen. Das führt 
z.B. zu dem bei sehr steilen Schüssen bekannten Effekt, daß das 
Geschoß mit dem Boden voran auftrifft. 

Die Forderung, daß der Winkel zwischen momentaner Präzessionsachse 
des kreiselnden Geschosses und der Bahntangente möglichst klein sein 
soll, führt auf die Bedingung, daß der Folgsamkeitsfaktor 

_MLv (15g) 
Ji cj g cos t3 

der im wesentlichen das Verhältnis von Präzessionsgeschwindigkeit 
d\///dt und Änderung der Bahnneigung — ^costf ist, möglichst groß ist. 

Substituiert man mit Gleichung (148) die Größe Ml, so wird 

f-;, c ^ dV \ , (160) 

8 Ji wgcos d 

andererseits läßt sich der Folgsamkeitsfaktor f mit Gleichung (146) 
auch in Abhängigkeit vom Stabilitätsfaktor s darstellen: 

i- A J : v " . •?■ < 161 > 

4J q gcos# s 

Die Gegenläufigkeit von s und f führt dazu, daß man s nach Gleichung 
(147) nicht beliebig groß macht; in der Praxis haben sich Geschosse mit 
s = 1 ,3 ... 1,8 gut bewährt. 



3.2.3.5. Experimentelle Bestimmung aerodynamischer Bei- 
werte und der Geschoßstabilität 

3.2.3.5.1. Windkanalmessungen 

Die übliche Dreikomponentenmessung (Mehrkomponentenwaage) im 
Windkanal liefert Widerstand, Auftrieb und Druckpunktlage in Ab- 
hängigkeit vom Anstellwinkel a und der Machschen Zahl M. Damit 
lassen sich mit den Gleichungen (21), (28), (34), (37), (41) und (42) die 
Beiwerte c w . c a , Cn und cm und daraus mit den Gleichungen (1 36), 



165 



(137), (153) und (155) die Stabilitätsfaktoren s und o berechnen, was 
für viele Fälle ausreichend ist. 

Die Ermittlung weiterer Beiwerte erfordert einen erheblich größeren 
apparativen Aufwand; im allgemeinen lassen sich diese Beiwerte 
günstiger in einer Freifluganlage bestimmen. 



3.2.3.5.2. Messen in einer Freifluganlage 

In der Freifluganlage [1], [5] wird die Flugbahn eines zum Pendeln 
angeregten Geschosses vermessen, wodurch man den Verlauf des 
Anstellwinkels a(x) und des Präzessionswinkels \p(x) und damit die 
Geschoßlage in Abhängigkeit vom Geschoßweg x über mindestens zwei 
Maxima von a erhält (Bild 322). Dazu haben sich Papierscheiben 
bewährt, von denen 20 bis 30 hintereinander aufgestellt werden (für 
30-mm-Geschosse z.B. Packpapierscheiben im Abstand von etwa 1 m). 
Der Abstand zweier Maxima des Anstellwinkels et (Gleichung (145)) 
läßt sich nach 

L N = 1.2...1,5D j*- (162) 

abschätzen, wobei D die Drallänge (Ganghöhe des Zuges) ist. 1 ) 

Die bei a(x) > 0 ovalen Durchschußlöcher liefern bei bekannter 
Geschoßgeometrie die Abhängigkeit der Winkel a(x) und \p(x) vom 
Geschoßweg, aus der die Größen /Lt, , ß 2 , k, und k 2 ermittelt werden. 
Mit der allgemeinen Theorie (Abschnitt 3.2.3.2) läßt sich zeigen, daß 

/u. = — ^ ~ (163) 
x 2 - x t 

und p, = — 27r + i// ? -f« (164) 



gilt (Bild 322), woraus mit Gleichung (145-) die Schwingungslänge 

L N = x 2 — Xj (1 65) 

folgt. Wenn man auf einfach-logarithmischem Papier die Funktionen 
a\ cps{\p + 7, + ß l x) I und al cos (i// + y 2 + ß 2 x) t aufträgt, ergibt sich 
nach derselben Theorie, daß die oberen Grenzkurven Geraden mit der 
Steigung k, bzw. k 2 sind. Meist genügt es, hierfür nur die den Abszissen 

*i ■ *i max + - »66» 
4 

zugeordneten Werte oa und \p\ zu nehmen. 



1) Vgl. Abschnitt 1 1.5.1. 



166 



Mit den Größen , , k, und k 2 lassen sich dann nach Abschnitt 
3.2.3.2 die Stabilitätsfaktoren s bzw. u und s sowie der Beiwert cfn 
berechnen. Mit s und s kann man anhand des Molitzschen Stabilitäts- 
dreiecks (Bild 320) die Stabilität des untersuchten Modells prüfen. 



Bild 322. Pendelverlauf des Anstellwinkels ol und des Präzessions- 
winkels \\j in Abhängigkeit vom Geschoßweg x über zwei 
Maxima von ol. 

Andere aerodynamische Beiwerte lassen sich mit Hilfe folgender 
Überlegung ermitteln: 

Man bestimmt die Abhängigkeit der Größe cm von der Schwerpunkts- 
lage l s (Bild 307), indem man Messungen an geometrisch gleichen 
Geschossen mit unterschiedlicher Schwerpunktslage l s durchführt. 
Wegen des linearen Zusammenhangs (42) 



ergibt der Schnittpunkt der Geraden cm (ls) mit der I s -Achse die 
Länge l D ; damit läßt sich der Beiwert Cn nach Gleichung (42) be- 
rechnen. 

Setzt man eine parallel verlaufende Messung des Beiwertes c w voraus, so 
erhält man für den Beiwert Ca nach Gleichung (41) die Beziehung 





ca* = cn-c w . (167) 

Die Beiwerte c n und Cj* ergeben sich durch einfache Rechnung aus den 
Gleichungen (135) und (138): 



Ch - 



J g ■ 8m 

md 2 1 rrPd 2 



A, - (ca-cw)|, 



(168) 



167 



er« 



ji 



8 Jq m v 



B 2 + ca |. 



(169) 



md J 



TT J| ßÖ 2 CJ 



Wegen der linearen Beziehung (Gleichung (55)) 




lassen sich in gleicher Weise wie oben die Lage des Druckpunktes der 
Magnuskraft l K und der Beiwert c£ bestimmen. 



Pfeilstabile (flügelstabilisierte) Geschosse unterscheiden sich von drall- 
stabilen Geschossen dadurch, daß ihr Schwerpunkt zwischen Geschoß- 
spitze und Luftangriffspunkt (Druckpunkt) liegt (Abschnitt 3.2.3.3). 
Das wird einerseits durch geeignete Massenverteilung (Schwerpunkt), 
andererseits durch Heckleitwerke erreicht, durch die der Luftangriffs- 
punkt in Richtung auf den Geschoßboden hin verlegt wird. Heckleit- 
werke sind wirksamer, wenn sie über das Kaliber hinausragen; andern- 
falls darf der Abstand zwischen Leitwerk und Geschoßschwerpunkt 
nicht zu klein sein. Flügelgeschosse sind auf allen Teilen der Flugbahn 
folgsam, weil sie wegen der hohen Dämpfung immer schnell wieder in 
die Tangentenrichtung der Flugbahn einpendeln. 

Pfeilstabile Geschosse bedürfen zwar keines Dralls; man sollte sie aber 
durch leichte Anstellung der Leitwerke mit mehreren hundert Umdre- 
hungen je Minute rollen lassen, weil dadurch Fehler in der erwarteten 
Flugbahn infolge kleiner Unsymmetrien der Geschosse weitgehend 
ausgeglichen werden. Dabei ist darauf zu achten, daß bei n Leitwerken 
die Rollfrequenz pr nicht in der Nähe der Eigenfrequenz der 
Gescho ßpendelung liegt; mit den Gleichungen (31), (36) und (39) 
ergibt sich daraus die Forderung 



Vorteile flügelstabilisierter Projektile gegenüber drallstabilen Projek- 
tilen: 

Möglichkeit größerer Geschoßlänge und damit größerer Querschnitts- 
belastung, Reichweite und Durchschlagskraft, 

Verwendung nichtrotationssymmetrischer Geschosse, 

Möglichkeit zur Steuerung der Geschosse über Leitwerke, 

Verschießen von Wirkteilen, die drallempfindlich sind (Hohlladun- 
gen). 



3.2.3.6. 



Pfeilstabile Geschosse 




(170) 



168 



Nachteile flügelstabilisierter Projektile gegenüber drallstabilen Pro- 
jektilen: 

im allgemeinen höherer cw-Wert, bezogen auf den Geschoßquer- 
schnitt, 

schwierigere Darstellung der Sicherheitsfunktion der Geschoßzünder, 
teilweise aufwendigere Fertigung. 

Die Energieverluste durch Reibung (Abschnitt 3.2.1.1) verursachen 
hinter dem Flugkörper eine Verminderung der Geschwindigkeit und des 
statischen Druckes der Strömung. Die Ablösung der Grenzschicht, wie 
sie in erster Linie bei stumpfen Körpern (Kreiszylinder, Kugel) auftritt, 
ist immer mit starker Wirbelbildung und großen Energieverlusten 
verbunden. Auf der Rückseite stumpfer Körper bildet sich damit ein 
Gebiet stark abgebremster Strömung aus, sog. Totwasser. Abgelöste 
Strömungen weisen besonders große Totwasser auf. 

Das Zusammenwirken der Luftkräfte an Geschoßkörper und Leitwerk, 
ihre gegenseitige Beeinflussung (Interferenz), spielt eine wichtige Rolle 
und führt im allgemeinen dazu, daß die Leitwerke nur teilweise wirksam 
sind. Das ist eine zusätzliche Schwierigkeit bei pfeilstabilen Geschossen 
gegenüber drallstabilen. 



3.3. Äußere Ballistik der Rakete 

Gegenüber der Ballistik antriebsfreier Projektile, die bisher behandelt 
wurde, tritt bei der Berechnung der Flugbahn von Raketen der Schub 
als wesentliches neues Glied in den Bewegungsgleichungen auf. 

3.3.1. Die Raketenbahn im luftleeren Raum 

Die Bewegungsgleichung einer Rakete im gravitationsfreien und luftlee- 
ren Raum läßt sich als 

m dy = _ dm 
dt dt e " 

schreiben, wie in Abschnitt 2.3, Innere Ballistik der Raketen (Glei- 
chung (67)), abgeleitet wurde; dabei ist 

t die Zeit, 

v die Raketengeschwindigkeit, 
m die Raketenmasse und 

u eff die effektive Ausströmgeschwindigkeit der Treib- 
gase; 



169 



Die Raketenmasse m zu jeder Zeit ist veränderlich. Sie ergibt sich aus 
der Beziehung 

t 

m =m Q + J'^-dt (172) 
o dt 

mit der Anfangsmasse m 0 . Führt man für die je Zeiteinheit ausströ- 
mende Masse — die Bezeichnung 
dt 

dm 1 ) 
M ~~dT 

ein, so wird aus Gleichung (172) bei konstantem ß 



(173) 



m = m 0 — ß t. (1 74) 

Das Produkt u P *f wird als Schub S bezeichnet: 
dt eTT 

S ~u eff . (175) 

Mit den Anfangsbedingungen (t = 0) 

m = m 0 (176) 

und v = v 0 (177) 

erhält man nach einmaliger Integration von Gleichung (171) die 
Raketengeschwindigkeit v zu 

v ~ v " - - inSr • (178) 

u e ff m <> 

Eine weitere Integration liefert die Abhängigkeit des Weges von der 
Zeit. Mit 

und der Beziehung (174) kann man Gleichung (178) als 

rrv - n t 

dx = (v 0 - u eff In ° m M ) dt (180) 

schreiben, woraus sich nach Integration bei der Anfangsbedingung 

(t - 0) 

x = 0 (181) 



1) Diese Größe ß ist nicht mit dem Massenverhältnis ju zu verwechseln 
(Innere Ballistik, Gleichung (74)). 

170 



*** 9 t*^^i™^*«^-«^ +1) ,182) 



ergibt. Durch Rücksubstitution der Raketenmasse m (Gleichung (174)) 
erhält man schließlich 

x- 0 , + u eM ^-1_.o^). (183) 
was sich mit Gleichung (1 74) auch als 

x = v 0 t + u e ff t ( 1 - — B — 1 (184) 



('-Er) 



bzw. mit den Gleichungen (179) und (180) als 

x = v 0 t + u eff Ijjfi - (v - v 0 + u eff ) ™ (185) 
schreiben läßt. 

Bewegt sich die Rakete im Schwerefeld, so ist in der Bewegungsglei- 
chung (171) zusätzlich die Schwerkraft mg zu berücksichtigten. Für den 
Fall, daß die Rakete senkrecht nach oben verschossen wird, gilt dann 
die Beziehung 

dv 

m— = *i Ueff -mg (186) 
oder mit Gleichung (174) 

(m °~ Mt) lit = MUeff ~ (m ° ~ ßl) g - (187) 

Einmalige Integration 1 ) (g = const.) mit den Anfangsbedingungen 
(t = 0) 

v = v Q (188) 

und m = m Q (189) 



führt auf die Raketengeschwindigkeit v als Funktion der Zeit t 



v- v G = ^=-u eff In-™- gt , ( 190 ) 



1) Die Integrationen entsprechen bis auf das zusätzliche Integral / — gdt 
denen der Gleichungen (178) bzw. (184). 



171 



eine weitere Integration mit der Anfangsbedingung (t = 0) 

y = 0 (191) 
auf die Raketenhöhe y als Funktion der Zeit t: 

V^ot-ft^ue^^-l-ln^). (192) 

3.3.2. Die Raketenbahn im lufterfüllten Raum 

In diesem allgemeinen Fall sind in den Bewegungsgleichungen die 
Schwerkraft mg, der Schub S und der Luftwiderstand W zu berücksich- 
tigen. Die beiden letztgenannten Kräfte sollen nur in Bewegungsrich- 
tung wirksam sein, so daß man in Erweiterung der Gleichung (186) die 
Beziehung 

m -p- = S - W - mg sin d (193) 
dt 

erhält; außerdem gilt entsprechend Gleichung (73) 

v 4^ = -gcosd. (194) 
dt 

Dieses Differentialgleichungssystem zur Bestimmung der beiden Funk- 
tionen v(t) und #(t) mit zeitabhängiger Masse m und zeitabhängigem 
Schub S läßt sich im allgemeinen nur numerisch lösen. Die Koordinaten 
v und d lassen sich durch die Gleichungen (66) und (67) 

4r = v cos 0 
dt 

dv 

und — - = v sin i3 
dt 

wieder an die üblichen (kartesischen) Koordinaten anschließen . 



3.3.2.1. Einfluß des Seitenwindes und des Abkippeffektes 
auf Raketen 

Die Beschleunigungs- und die Marschtriebwerke unterscheiden sich 
durch ihr Schubprogramm; bei den ersteren ist man bemüht, den Impuls 
möglichst rasch aufzubringen, um möglichst große Reichweiten und 
kurze Flugzeiten zu erhalten. Bei den Marschtriebwerken hingegen 
versucht man den Schub so auszulegen, daß der Luftwiderstand der 
Rakete kompensiert wird: Die Flugbahn ist dann, da auf das Projektil 
nur die Gravitationskraft wirkt, praktisch mit der Vakuumparabel 
identisch. 



172 



Mit der Komponente der Geschoßgeschwindigkeit in x-Richtung 



v ox = v o cos i9 D 



(195) 



und der mittleren horizontalen Geschwindigkeitskomponente 




(196) 



die ungefähr mit der Gipfelgeschwindigkeit übereinstimmt, läßt sich die 
Didionsche Gleichung (126) für die Seitenabweichung von Projektilen 
durch Querwind auch 



schreiben. Aus dieser Gleichung liest man ab, daß ein beschleunigtes 
Projektil (v x > Vqx) sich während der Beschleunigungsphase gegen den 
Wind stellt, ein verzögertes Projektil (Geschoß) (v x < v 0x ) mit dem 
Wind abgetrieben wird und ein durch ein Marschtriebwerk angetriebe- 
nes Projektil (v x = v ox ) seitenwindunempfindlich ist. Dabei ist stets 
vorausgesetzt, daß das Geschoß sich sofort mit seiner Längsrichtung in 
Anbfasrichtung einstellt. Einpendelungseinf lüsse, die von einer verzö- 
gerten Einstellung herrühren, sowie Abkippeffekte, die bei Raketen 
beim Verlassen der Startschiene auftreten und ebenfalls zu gedämpften 
Pendelschwingungen führen, sind dabei nicht berücksichtigt. Wegen der 
kleinen Anfangsgeschwindigkeit vo von Raketen ergeben sich bei 
Seitenwind relativ große Anstellwinkel. Ohne Berücksichtigung dieses 
Effektes führt die Didionsche Gleichung (126) zu vollkommen falschen 
Ergebnissen. Molitz gibt dafür eine erweiterte Gleichung an [15]. 
Andererseits führen auch die schon erwähnten Abkippeffekte zu 
erheblich abweichenden Schußweiten [16]. 



3.4. Bombenballistik 

Der Abwurf eines Körpers aus einem Flugzeug kann, wie schon eingangs 
erwähnt, als Sonderfall des Schusses behandelt werden. Die Gesetze für 
den Schuß im luftleeren und lufterfüllten Raum gelten sinngemäß also 
auch hierfür, wenn man von systembedingten Einpendelvorgängen 
absieht. 



3.4.1. Abwurf im luftleeren Raum 

Wenn ein Flugzeug, das mit der Geschwindigkeit vp unter einem 
beliebigen Winkel d 0 zur Horizontalen fliegt, eine Bombe frei fallen 
läßt (Bild 323) [17), bewegt sich diese entsprechend Gleichungen (7) 
und (8) längs der Bahnkoordinaten 



Z - *wz T (1 - ZJt , 



(197) 



173 




Bild 323. Bombenflugbahn. 
x = v F t cos # 0 (198) 
und y = v F t sin d 0 + 1 t 2 , (199) 

so daß sich die Flugbahngleichung 

gx 2 



: x tan d n + 



2 v* F cos 2 d 0 



(200) 



ergibt. Gleichung (198) entspricht Gleichung (7); die Gleichungen (199) 
und (200) unterscheiden sich von den entsprechenden Gleichungen (8) 
und (9) nur dadurch, daß der zweite Term addiert statt subtrahiert 
wird. Das rührt daher, daß die positive y-Richtung nach unten, also in 
Richtung der Fallbeschleunigung g, gewählt wurde. Aus Gleichung 
(200) erhält man mit der Abwurfhöhe y Q die Wurfweite 

X=(-tan,Wt3n^ 0 + 2 . 9 V °, ) £f£i^. , 201 , 
v F cos 2 6 0 9 

Die Bombe fliegt also um so weiter, je größer die Flugzeuggeschwin- 
digkeit vf sowie die Flughöhe yo und je kleiner der Neigungswinkel 
(Sturzwinkel) 0 o ist. 



Für die Fallzeit T ergibt sich aus Gleichung (1 99) 



T = -™-sin d Q + -i Vv F sin 2 i9 0 + 2g y 0 



(202) 



Den Spezialfall des horizontalen Bombenabwurfs, also Sturzwinkel 
d 0 = 0, erhält man aus den Gleichungen (198) bis (202): 



Die Fallzeit bestimmt sich aus Gleichung (202) zu 

T *o=0 : 

die Wurfweite aus Gleichung (201) zu 



(203) 



174 



X öo = o-vp>/^ 
oder, wie es sein muß, 

x # n =0 = V F T t3 o = 0 



(204) 



(205) 



und die vertikale Endgeschwindigkeit (v E ) y aus den Gleichungen (199) 
und (203) zu 



(v E )y-<^f>E-\/2g Vo 



(206) 



3.4.2. 



Abwurf im lufterfüllten Raum 



Nach Gleichung (198) befindet sich die Bombe im luftleeren Raum 
immer senkrecht unter dem Flugzeug. Durch den Luftwiderstand wird 
sie abgebremst und erreicht nicht mehr die Wurfweite Xo wie im 
luftleeren Raum, sondern nur noch die Wurfweite X (Bild 324). 
Außerdem ist zu berücksichtigen, daß wegen der vergrößerten Fallzeit 
das Flugzeug im Augenblick des Bombenaufschlages sich nicht im Punkt 
F Q senkrecht über dem Aufschlagpunkt Z Q für den luftleeren Raum, 
sondern im Punkt F, befindet. Dadurch vergrößern sich Fallzeit T und 
Auftreffwinkel u> der Bombe. Ihre Endgeschwindigkeit (v E ) y ist jetzt 
nicht nur von ihrer Fallhöhe y Q , sondern auch von ihren aerodynami- 
schen Eigenschaften abhängig. Die Strecke X R , um die die Bombe 
hinter dem mit gleicher Geschwindigkeit v F in gleicher Höhe y Q 
weiterfliegenden Flugzeug zurückbleibt, nennt man die Rücktrift, den 
Winkel 6, unter dem diese Strecke vom Flugzeug aus gesehen wird, den 
Rücktriftwinkel; er ändert sich mit der Flughöhe y Q kaum. 




Bild 324. Bombenabwurf. 



Die Bombe muß abgeworfen werden, wenn sich das Flugzeug in der 
horizontalen Entfernung X, der Vorhaltestrecke, vor dem Ziel befindet 



175 



(Bild 324). Der Vorhaltewinkel e ist demnach der Winkel, den die 
Ziellinie im Augenblick des Bombenabwurfs mit der Vertikalen bilden 
muß. Bei konstanter horizontaler Flugzeuggeschwindigkeit v F ^ =0 j 
und konstanter Flughöhe y 0 gilt: 

X + X R = v F T, (207) 

tan e = — , (208) 
Vo 

tan 6 = — R (209) 
Vo 

Vir T 

und damit tan € = — tan 6. (210) 

Vo 

Der Vorhaltewinkel e kann also aus der Flugzeuggeschwindigkeit vp, 
der Fallzeit T, der Abwurfhöhe y 0 und dem Rücktriftwinkel 6 
bestimmt werden. Normalerweise sind zusätzlich unterschiedliche Luft- 
dichte, Windstärke und Windrichtung zu berücksichtigen. 



Literatur 

|1 |Molitz, H.; Strobel, R .: Äußere Ballistik. Berlin 1963. 

(2]Schmidt, R . : Praktische Ballistik für den Artilleristen. Berlin 1943. 

(3] Kraus, W.: Näherungsformeln, Ungleichungen, Grenzwerte in der 

äußeren Ballistik. Wehrt. Mh. 45 (1941) S. 186; 47 (1943) S. 235. 

299. 

|4|Szab6, I.: Höhere Technische Mechanik. Berlin 1964. 
[5] Kutterer, R.E.: Ballistik. Braunschweig 1959. 

[6] Molitz, H.: Unveröffentlichte Mitteilung nach einer Aufstellung des 

ehemaligen Waffenamtes des Heeres, Graphik in [1 ]. 
|7|Cranz, C: Lehrbuch der Ballistik, Bd. I. Berlin 1925. 
[8]Athen, H.: Ballistik, Heidelberg 1958. 
[9)Zurmühl, R.: Praktische Mathematik. Berlin 1965. 
llO|Siacci, F.: Riv. d'art. e gen., Bd. I, S. 5, 195, 341 (1896). 
|11]Schmidt, R.: Praktische Ballistik. Beiheft 1 der Wehrt. Mh. 1957. 
[1 2) Schmidt, R.: Ein einfaches Verfahren zur angenäherten Darstellung 

von Flugbahnen. Wehrt. Mh. 42 (1938) S. 159. 
(l3|Hermann, E.E.: Exterior Ballistics. Annapolis, Maryland (USA) 
1935. 

[14] Grammel, R.: Der K reisel, Bd. I, II. Berlin 1950. 

(15| Molitz, H.: Der Einfluß eines konstanten Windes auf die Bahn von 

Geschossen und Raketen. Wehrt. Mh. 57 (1960) S. 258. 
1 16] Molitz, H - : Der Einfluß des Abkippeffektes auf die Schußweite von 

Raketen. Wehrt. Mh. 57 (1960) S. 410. 
(17] Stutz, W.: Schießlehre. Basel u. Stuttgart 1959. 



176 



Ferner: 

Curti, P.: Äußere Ballistik. Frauenfeld (Schweiz) 1945. 
Hanert, L.: Geschütz und Schuß. Berlin 1940. 

McShane, E. J.; Kelley, J.L.; Reno, F.V.: Exterior Ballistics. Denver 
(USA) 1953. 

Sänger, R . : Ballistische Störungstheorie. Basel 1949. 
Oerl ikon-Taschenbuch. Zürich-Oerl ikon (Schweiz) 1956. 



177 



4. Abgangsballistik 



Die Abgangsballistik befaßt sich mit den Vorgängen, die auf das 
Geschoß nach Verlassen des Rohres im Bereich der Mündung wirken, 
und zwar vornehmlich mit dem Einfluß der Rohrschwingungen, aber 
auch mit dem der besonderen gasdynamischen Verhältnisse in Mün- 
dungsnähe. Die Auswirkung dieser Einflüsse wird unter dem Begriff 
Abgangsfehler zusammengefaßt. 



4. 1 . Der Abgangsfehler 

Unter dem Abgangsfehler versteht man den Winkel zwischen einer 
durch das Geschützrohr gezogenen Bezugslinie vor Abgabe des Schusses 
und der tatsächlichen Anfangsflugrichtung des Geschosses. Als 
Bezugslinien können gelten [1 J: 

die Tangente an die Rohrseele im Bereich der Rohrmündung; sie 
bestimmt den ballistischen Abgangsfehler; 

die Verbindung von Mitte Mündung bis Mitte Ladungsraum; das ergibt 
den scheinbaren Abgangsfehler; 

die Tangente an die Rohrseele im Bereich des Ladungsraumes; sie 
ergibt den tatsächlichen Abgangsfehler. 

Allgemein gebräuchlich ist der ballistische Abgangsfehler. 
4. 1 . 1 . Ursachen des Abgangsfehlers 

Bisherige Untersuchungen über den Abgangsfehler haben gezeigt, daß er 
zum großen Teil von den Rohrbiegeschwingungen während des 
Abschußvorganges herrührt. Mit Hilfe eines rein optischen — und damit 
schwingungsfreien — Aufnahmesystems ist nachgewiesen worden, daß 
das Rohr infolge Anregung durch den Gasdruck bei der Schußentwick- 
lung in. hochfrequente Schwingungen versetzt wird. Die beim 
Geschoßaustritt (das ist der Zeitpunkt, an dem das Führungsband die 
Mündung verläßt) vorliegende Schwingungsphase wird auf das Geschoß 
übertragen. Die Rohrschwingung bewirkt also, daß das Geschoß die 
Mündung unter einem bestimmten, der augenblicklichen Schwingungs- 
phase entsprechenden Winkel (relativ zur ursprünglichen Rohrseelen- 
achse) verläßt. Außerdem wird dem Geschoß eine zur Winkelgeschwin- 
digkeit des Rohres proportionale Quergeschwindigkeit erteilt. 

Über das Messen und Registrieren von Rohrbiegeschwingungen wird in 
Kap. 14, Ballistische und waffentechnische Meßverfahren, unter 14.4.1 
berichtet; das dazugehörige Bild 1421 gibt ein Registrierbeispiel einer 
optischen Winkel- und Wegmessung an einem Waffenrohr wieder. 



178 



Ausgelöst werden die Biegeschwingungen des Rohres, wie bereits 
erwähnt, durch die innenballistischen Vorgänge (Druck der Pulvergase 
und Geschwindigkeitsverlauf des Geschosses im Rohr). Da zumeist der 
Schwerpunkt der rücklaufenden Teile und/oder die Schildzapfenachse 
ober- oder unterhalb der Rohrseelenachse liegen, erzeugt der Gasdruck 
ein an den rücklaufenden Teilen angreifendes Drehmoment um den 
Schildzapfen; diesem Drehmoment wirkt die als elastisches Glied 
aufzufassende Richtmaschine entgegen. Es ergibt sich also ein 
schwingungsfähiges System, bei dem die Rücklaufbremse, die Vorholer 
und die Lager als Dämpfungsglieder auftreten. Die Schwingungs- 
frequenz der rücklaufenden Teile ist im wesentlichen durch die 
Geometrie und die Materia Ikonstanten der Richtmaschine und das 
Trägheitsmoment der rücklaufenden Massen um den Schildzapfen 
bestimmt. Diese Schwingungen, für deren Berechnung die erregten 
Massen im Sinne der Elastizitätstheorie als starr angenommen werden, 
übertragen sich nun auf das elastische Rohr. Die Kopplungsbedingungen 
zwischen den Freiheitsgraden der in sich als starr angenommenen 
rücklaufenden Massen und denen des elastischen Rohres, die elastischen 
Eigenschaften der Richtmaschine und die Eigenfrequenzen des 
elastischen Rohres bestimmen die resultierende Schwingungsfrequenz 
des Gesamtsystems und damit auch die des Rohres. 

Bei Geschossen mit exzentrischer Schwerpunktslage wird das Rohr 
infolge der auftretenden Zentrifugalkräfte zu zusätzlichen hochfre- 
quenten Schwingungen angeregt. 

Neben den Rohrschwingungen üben auch die nachströmenden 
Pulvergase einen Einfluß auf den Geschoßabgang aus; ihre Wirkungen 
scheinen allerdings nach neueren Ergebnissen (2) von untergeordneter 
Bedeutung zu sein. Eine quantitative Abschätzung dieser gasdyna- 
mischen Einflüsse ist allerdings nur mit Hilfe sehr grober Näherungs- 
annahmen möglich. 



4. 1 .2. Ermittlung des Abgangsfehlerwinkels 

Die experimentelle Bestimmung des Abgangsfehlerwinkels erfolgt durch 
Schießen auf eine Anschußscheibe, die in einer Entfernung X vor der 
Mündung steht. X ist nach unten begrenzt, weil bei der Abgangsfehler- 
ermittlung die Gescho ßpendelung (Abschnitt 3.2.3.1) weitgehend 
abgeklungen sein soll; sie ist nach oben begrenzt, weil Luftwiderstands-, 
Drall- und Windeinflüsse weitgehend auszuschalten sind. In Anlehnung 
an US-amerikanische und französische Gepflogenheiten ist in der Bun- 
desrepublik Deutschland X = 180 m festgelegt worden. 

Bei Geschützen, die ggf. durch das Bocken (Abheben des Geschützes 
vom Boden bei flachen Abgangswinkeln) der Waffe vor dem 
Geschoßaustritt eine Paralle /Verschiebung der Mündung erfahren, kann 
mit der Einscheibenmethode ein Fehler in die Messung eingehen, der 



179 



sich jedoch nach SIACCI (31 mittels einer Zweischeibenmethode 
eliminieren läßt. 



Literatur 



(ijAberdeen Proving Ground, Maryland (USA): Ordnance Proof 

Manual, Vol. I, Arms 81 Ammunition Testing. 
(2|Gretler, W. : Zwischenballistische Untersuchungen bei gewöhnlichen 

flügelstabilisierten Geschossen. DVL Aachen 1966. 
[3| Cranz, C: Lehrbuch der Ballistik, Band I: Äußere Ballistik. Berlin 

1925. 



180 



5. Anwendung 

der Wahrscheinlichkeitsrechnung 



5.1. Grundbegriffe 

Zunächst seien einige Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung 
dargelegt, deren Kenntnis für die Schießpraxis, z. B. Treffwahrschein- 
lichkeit, Verteilungsfunktionen, Stichproben und das Ausreißer- 
problem, wesentlich ist. 

Ereignisse irgendwelcher Art sollen mit A, B, C usw. bezeichnet werden. 
Es interessiert die Wahrscheinlichkeit P(A) dafür, daß das Ereignis A 
eintritt; P(A) ist eine Zahl zwischen null und eins: 

0 < PIA) < 1. 

Das sichere Ereignis S hat die Wahrscheinlichkeit P(S) =1, das 
unmögliche Ereignis U die Wahrscheinlichkeit P(U) = 0. Die Umkehrung 
gilt nicht. 

A + B ist das Ereignis, bei dem entweder A oder B eintritt; AB ist das 
Ereignis, bei dem sowohl A als auch B eintritt. Für diese Ereignisse 
gelten die beiden folgenden grundlegenden Sätze: 

Additionstheorem P(A + B) = P(A) + P(B) - P(AB) (1 ) 

Multiplikationstheorem P(AB) = P(A) ■ P(B/A) = P(B) • P(A/B) (2) 

P(B/A) bezeichnet die Wahrscheinlichkeit des Eintretens von B unter 
der Bedingung, daß A eingetreten ist. 

Für zwei sich ausschließende Ereignisse, das sind zwei Ereignisse, die 
nicht gleichzeitig eintreten können, ist P(AB) = 0. In diesem Fall lautet 
das Additionstheorem 

P(A + B) = P(A) 4- P(B). (3) 
Unabhängig heißen zwei Ereignisse, wenn 

P(AB) = P(A) • P(B); (4) 

für unabhängige Ereignisse gilt also 

P(A/B) = P(A) 
und P(B/A) = P(B). 

Wenn Ä das zu A entgegengesetzte (komplementäre) Ereignis ist, dann 
ist (A + Ä ) das sichere Ereignis. Damit ergibt sich aus Gleichungen (1) 
und (2): 



181 



P(A+A)-= P(A) + P(Ä) = P(S) = 1; 
P(AA) = P(A) • PIÄ/A) = P(A) • P(U) = 0, 



(5) 
(6) 



da A und A einander ausschließen. 

5.1.1. Beispiele zu den Grundbegriffen 

1 ) Es sei p die Wahrscheinlichkeit, mit einem Schuß ein Ziel zu treffen. 
Wie groß ist dann die Wahrscheinlichkeit P, mit n Schuß das Ziel 
mindestens einmal zu treffen? 

(1-p) ist die Wahrscheinlichkeit, mit einem Schuß das Ziel nicht zu 
treffen; (1— p) n ist die Wahrscheinlichkeit, mit n Schuß das Ziel nicht 
zu treffen (Anwendung des Multiplikationstheorems). Für die ge- 
suchte Wahrscheinlichkeit P gilt also 

P=1_(1_p)n. (7 ) 

Für P = 0,1 ist z.B., wie aus Bild 501 abgelesen werden kann, die 
Wahrscheinlichkeit, mit 15 Schuß das Ziel einmal zu treffen, rund 
0,8 oder 80 %. 




An?orM der Schus* 



Bild 501. Exponentielles Vernichtungsgesetz. 



182 



2) Eine andere Anwendung des Additions- und Multiplikationstheorems 
bietet das Würfelspiel. 

P(i) sei die Wahrscheinlichkeit, daß mit einem Wurf die Zahl i 
gewürfelt wird (i = 1, . . . , 6). Dann gilt bei einem einwandfreien 
Würfel, d.h., wenn wir die Ereignisse: „die Zahl i wird gewürfelt" als 
unabhängig voraussetzen 

P(1) = P(2) = P(3) = P(4) = P(5) = P(6) = 1/6. 
Es soll die Wahrscheinlichkeit folgender Ereignisse bestimmt werden: 

A: Werfen einer 1 oder 2 oder ... 5 oder 6: 

PIA) = P(1) + P(2) + P(3) + P(4) + P(5) + P(6) = 1. 

B: Werfen einer geraden Zahl: 

P(B) = P(2) + P(4) + P(6) = 1/2. 

C: Werfen einer Zahl größer als 2: 

P(C) = P(3) + P(4) + P(5) + P(6) = 2/3. 

D: Werfen einer geraden Zahl größer als 2: 191 
P(D) = P(BC) = P(B) • P(C/B) = P(B) • P(C) = 2 ' "5 = 3 * 

3) In einer Urne befinden sich 10 numerierte Kugeln. Wie groß ist die 
Wahrscheinlichkeit p für jede einzelne Kugel, gezogen zu werden? 

Nach der Voraussetzung ist 10 p = 1, woraus sich ohne weiteres 
p = 1/10 ergibt. 

4) In einer Urne befinden sich vier schwarze und fünf weiße Kugeln. 
Unter der Voraussetzung, daß gezogene Kugeln stets wieder zurück- 
gelegt werden, soll die Wahrscheinlichkeit folgender Ereignisse 
bestimmt werden: 

A: Beim 1. Zug eine weiße Kugel zu ziehen: 
P(A) = 5/9. 

B: Beim 1 . Zug eine schwarze Kugel zu ziehen: 
P(B) = 4/9. 

C: Beim 1. Zug eine weiße, beim 2. Zug eine schwarze Kugel zu 
ziehen (unabhängige Ereignisse): 

P(C) = P (beim 1. Zug eine weiße Kugel) • P (beim 2. Zug eine 

schwarze Kugel) = 

P(A) • P(B) = 5/9 • 4/9 = 20/81. 

D: Beim 1. und 2. Zug je eine weiße Kugel zu ziehen: 
P(D) = P(A) • P(A) = 5/9 • 5/9 = 25/81 . 

E: Bei zwei Zügen mindestens eine weiße Kugel zu ziehen: 
P(E) = P(A) + P(A) - P(D) = 5/9 + 5/9 - 25/81 = 65/81 ; 



183 



oder als Anwendung der Gleichung (7): 
P(E) = 1 - (1 - P(A)) 2 = 65/81. 



5.2.1. 



5.2. 



Verteilungsfunktionen 
Die Normalverteilung 



Bei Schießversuchen wird sowohl in horizontaler wie in vertikaler 
Richtung als Streuungsgesetz die GAUSSsche Normalverteilung 
vorausgesetzt. Eine Begründung dafür ist, daß die Schießfehlerkompo- 
nente in Richtung einer beliebigen Koordinatenachse als Summe einer 
sehr großen Anzahl einzelner Fehler betrachtet werden kann. 

Eine Verteilungsfunktion F(x) gibt die Wahrscheinlichkeit dafür an, daß 
eine Zufallsgröße X kleiner oder gleich einer Größe x ist: 



Bei einer stetigen (kontinuierlichen) Verteilung nennt man die 
Ableitung von F(x), nämlich F'(x), die Dichtefunktion. Als sehr 
wichtiges Beispiel einer kontinuierlichen Verteilung soll die GAUSSsche 
Normalverteilung ausführlicher behandelt werden. 

Die Dichte der Normalverteilung lautet: 



mit o= Standardabweichung und ß = Mittelwert. 



Siehe dazu Bilder 502 und 503. Die in Bild 503 schraffierte Fläche ist - 
ein Maß für die Wahrscheinlichkeit des Ereignisses (X < x). 



F(x) = P{X < x). 




1 



2" o 



(8) 



Es gilt 
184 



P(X < x) = <j>(x) = / ^(t)dt. 



(9) 




Bild 503. 



Verteilungsfunktion: Fläche unter <p(x). 



185 



Als statistische Sicherheit definiert man 

S(x) =P(- X <X < x) = / <p(t) dt. (10) 
• x 

Es ist zu beachten, daß die durch Gleichung (8) gegebene Kurve die 
x-Achse niemals schneidet, ihr aber beliebig nahe kommt. Das bedeutet, 
daß die GAUSSsche Normalverteilung beliebig große Abweichungen 
zuläßt. Das ist für praktische Anwendungen unangenehm, da unendlich 
große Abweichungen nie vorkommen werden. 

Nach der unter 5.1 gegebenen Definition der Wahrscheinlichkeit muß 
für <^(x) gelten: 

♦ oo 

j>(t)dt=1, (11) 

— (ja 

denn das Ereignis E = (-*> < x < H hat offenbar die Wahrscheinlich- 
keit 1. Da nun die Fläche unter der Kurve nach Gleichung (9) (Bild 
503) ein Maß für die Wahrscheinlichkeit von E ist, muß für die Dichte- 
funktion notwendigerweise Gleichung (11) gelten. 

Eine Grundgesamtheit (s. 5.3) mit der Dichte nach Gleichung (8) heißt 
eine normalverteilte Grundgesamtheit mit dem Mittelwert und der 
Standardabweichung o; man bezeichnet sie mit N (ß,o) oder auch mit 
N (ß,o 2 ). Wie man dem Bild 502 entnimmt, ist die durch Gleichung (8) 
gegebene Dichte für n = 0 symmetrisch zur Ordinate. Weiter erkennt 
man, daß sich der größte Teil der Abweichungen um den Nullpunkt 
gruppiert und daß große Abweichungen selten sind. Zum Verlauf der 
Verteilungsfunktion vgl. Bild 504, zugehörige Tabellenwerte s Tabelle 
500. 



\0 















08- 
























0,6 - 


/ 
















X 


-Ü 




/ 


«04 




• 2 dt 




/ 






-OD 






y 


42 

































-2 -1 0 4 1 * 2 *3 

Bild 504. Verteilungsfunktion der Normalverteilung (ß=0, o=1). 



186 



Tabelle 500. Normalverteilung [1 ]. 




DU) - <t>(x) -cli(-x) 

(t)(_x) = 1 -<t>(x); <& (0) - 0.5 





<tM-x) 




DM 


0,01 
0.02 
0.03 
0,04 
0,05 


0.4960 
0.4920 
04880 
0.4840 
0,4801 


0.5040 
0,5080 
0.5120 
0.5160 
0,5199 


0.0080 
0.0160 
0.0239 
0.0319 
0.0399 


0.06 
0.07 
0.08 
0.09 
0,10 


0.4761 
0,4721 
0,4681 
0.4641 
0.4602 


0,5239 
0.5279 
0.5319 
0,5359 
0.5398 


0.0478 
0,0558 
0.0638 
0.0717 
0,0797 


0,11 
0.12 
0,13 
0.14 
0.15 


0,4562 
0.4522 
0,4483 
0.4443 
0.4404 


0.5438 
0.5478 
0.5517 
0.5557 
0.5596 


0.0876 
0.0955 
0,1034 
0,1 1 13 
0.1 192 


0.16 
0,1 7 
0.18 
0,19 
0.20 


0.4364 
0,4325 
0 4286 
0.4247 
0.4207 


0.5636 
0.5675 
0.5714 
0,5753 
0.5793 


0,1271 
0.1350 
0.1428 
0,1507 
0.1585 


0,21 
0.22 
0.23 
0,24 
0,25 


0,4168 
0.4129 
0.4090 
0.4052 
0,4013 


0.5832 
0.5871 
0.5910 
0 5948 
0.5987 


0.1663 
0 1741 
0.1819 
0.1897 
0.1974 


0.26 
0.27 
0,28 
0.29 
0.30 


0,3974 
0,3936 
0.3897 
0,3859 
0.3821 


0.6026 
06064 
0.6103 
0,6141 
0.6179 


0.2051 
0.2128 
0.2205 
0.2282 
0.2358 


0.31 
0.32 
0.33 
0 34 
0^35 


0.3783 
0.3745 
0.3707 
0 3669 
0^3632 


0,6217 
0,6255 
0.6293 
0,6331 
o!6368 


0.2434 
0,2510 
0,2586 
0 2661 
0.2737 


0.36 
0,37 
0.38 
0.39 
0.40 


0.3594 
0,3557 
0.3520 
0.3483 
0.3446 


0.6406 
0.6443 
0.6480 
0.6517 
0.6554 


0 2812 
0.2886 
0.2961 
0.3035 
0.3108 


041 
0,42 
0 43 
044 
045 


0,3409 
0.3372 
0.3336 
0,3300 
0.3264 


0.6591 
0.6628 
0.6664 
0.6700 
0.6736 


03182 
0.3255 
0.3328 
0.3401 
0.3473 


0.46 
0,47 
0,48 
0 49 
0.50 


0.3228 
0.3192 
0.3156 
0.3121 
0.3085 


0.6772 
0.6808 
0.6844 
0.6879 
0,6915 


0.3545 
0.3616 
0.3688 
0 3759 
0.3829 





*(-x) 


<f(x) 


D(x) 


0.51 
0.52 
0,53 
0.54 
0,55 


0.3050 
0.3015 
0.2981 
0,2946 
0.2912 


0.6950 
0.6985 
0.7019 

07088 


0.3899 
0.3969 
0.4039 

0.4177 


0,56 
0,57 
0.58 
0.59 
0.60 


0.2877 
0,2843 
0 2810 
0,2776 
0.2743 


0,7123 
0,7157 
0,7190 
0.7224 
0.7257 


0.4245 
0,4313 
0,4381 
0.4448 
0.4515 


0,61 
0.62 
0,63 
0,64 
0,65 


0.2709 
0.2676 
0.2643 
0,2611 
0.2578 


0.7291 
0,7324 
0,7357 
0,7389 
0,7422 


0.4581 
0,4647 
0.4713 
0.4778 
0.4843 


0,66 
0.67 
0,68 
0,69 
0.70 


0 2546 
0,2514 
0,2483 
0,2451 
0.2420 


0 7454 

0.7486 
0.7517 
0,7549 
0.7580 


0.4907 
0,4971 
0.5035 
0.5098 
0.5161 


0.71 
0.72 
0.73 
0.74 
0.75 


0 2389 
0,2358 
0.2327 
0.2296 
0.2266 


0,761 1 
0,7642 
0.7673 
0,7704 
0,7734 


0.5223 
0.5285 
0.5346 
0.5407 
0,5467 


0,76 
0.77 
0.78 
0,79 
0.80 


0.2236 
0.2206 
0.2177 
0.2148 
0.2119 


0,7764 
0 7794 
0,7823 
0.7852 
0,7881 


0.5527 
0.5587 
0,5646 
0.5705 
0.5763 


0.81 
0.82 
0.83 
0 84 
0^85 


0.2090 
0.2061 
0.2033 
0 2005 
0^1977 


0 7910 
0 7939 
0.7967 
0 7995 
0^8023 


0,5821 
0,5878 
0,5935 
0,5991 
0^604 7 


0.86 
0,87 
0.88 
0.89 
0.90 


0.1949 
0.1922 
0,1894 
0.1867 
0,1841 


0.8051 
0,8078 
0,8106 
08133 
0.8159 


0,6102 
0,6157 
0,6211 
0,6265 
0.6319 


0,91 
0 92 
0.93 
0.94 
0.95 


0.1814 
0.1788 
0,1 762 
0.1736 
0.171 1 


0.8186 
0,8212 
0.8238 
0.8264 
0.8289 


0.6372 
0.6424 
0.64 76 
0.6528 
0,6579 


0.96 
0.97 
0 98 
0.99 
1,00 


0.1685 
0 1660 
0.1635 
0.161 1 
0.1587 


0,8315 
0.8340 
0,8365 
0,8389 
0.8413 


0.6629 
0.6680 
0,6729 
0.6778 
0,6827 



X 


*l~x| 


«Ix) 


D<x| 


1.01 


0.1562 


0.8438 


0.6875 


1,02 


0,1539 


0,8461 


0.6923 


1.03 


0.1515 


0,8485 


0.6970 


1 .04 


0.1492 


0.8508 


0.701 7 


1 .05 


0.1 469 


0.8531 


0.7063 


1.06 


0.1446 


0.8554 


0.7109 


1.07 


0 1423 


0.8577 


0 7154 


1.08 


0,1401 


0.8599 


0,7199 


1,09 


0,1379 


0.8621 


0,7243 


1.10 


0,1 357 


0.8643 


0.7287 


I. 1 1 


0.1335 


0.8665 


0.7330 


1,12 


0.1314 


0.8686 


0.7373 


1,13 


0.1292 


0,8708 


0.7415 


1.14 


0.1271 


0,8729 


0 7457 


1 ,'5 


0.1 251 


0.8749 


0,7499 


1.16 


0.1230 


0.8770 


0.7540 


1.17 


0.1210 


0.8790 


0 7580 


1.18 


0 1 190 


0 8810 


0,7620 


1,19 


0,1 170 


0.8830 


0,7660 


1 ,20 


0,1 151 


0.8849 


0.7699 


1,21 


0.1131 


0.8869 


0.7737 


1,22 


0.1 1 12 


0.8888 


0.7775 


1.23 


0 1093 


0,8907 


0,7813 


1 24 


0.1075 


0.8925 


0.7850 


1 ,25 


0,1 056 


0.8944 


0,7887 


1,26 


0,1038 


0.8962 


0.7923 


1.27 


0.1020 


0,8980 


0.7959 


1.28 


0.1003 


0.8997 


0.7995 


1 .29 


0.0985 


0.9015 


0.8029 


1 .30 


0.0968 


0,9032 


0.8064 


1.31 


0.0951 


0,9049 


0.8098 


1,32 


0,0934 


0,9066 


0.8132 


1 33 


0,0918 


0,9082 


0.8165 


1.34 


0.0901 


0.9099 


0 8198 


1^35 


0^0885 


0^9115 


0^8230 


1.36 


0.0869 


0.9131 


0.8262 


1.37 


0.0853 


0.9147 


0,8293 


1,38 


0,0838 


0 9162 


0.8324 


1.39 


0.0823 


0.9177 


0.8355 


1.40 


0.0808 


0.9192 


0.8385 


1 41 


0.0793 


0.9207 


0.8415 


1.42 


0.0778 


0.9222 


0 8444 


1,43 


0.0764 


0.9236 


0.8473 


1 44 


0.0749 


0,9251 


0,8501 


1,45 


0,0735 


09265 


0,8529 


1,46 


0.0721 


0,9279 


0.8557 


1.47 


0.0708 


0.9292 


0,8584 


1.48 


0.0694 


0.9306 


0.8611 


1 49 


0,0681 


0,9319 


0.8638 


1,50 


0,0668 


0,9332 


0.8664 



187 



Tabelle 500. Normalverteilung |1 ] (Fortsetzung) 




D(x) = >Mxl - <D(-x) 





<t>l-xl 


<Hx) 


DU) 


1 .51 
1.52 
1.53 
1 54 
1.55 


0,0655 
0,0643 
0.0630 
0.0618 
0,0606 


0.9345 
0.9357 
0.9370 
0.9382 
0.9394 




0.8690 
0.8715 
0.8740 
0.8764 
0.8789 


1.56 
1.57 
1.58 
1.59 
1.60 


0.0594 
0.0582 
0.0571 
0.0559 
0.0548 


0,9406 
0.9418 
0,9429 
0 9441 
0,9452 


0.881 2 
0,8836 
0.8859 
0,8882 
0,8904 


1.61 
1.62 
1.63 
1.64 
1.65 


0,0537 
0.0526 
0.0516 
0.0505 
0.0495 


0.9463 
0,9474 
0 9484 
0.9495 
0.9505 


0,8926 
0.8948 
0.8969 
0.8990 
0.9011 


1.66 
1.67 
1.68 
1.69 
1.70 


0.0485 
0.0475 
0.0465 
0.0455 
0.0446 


0.9515 
0.9525 
0,9535 
0.9545 
0.9554 


0.9031 
0 9051 
0.9070 
0.9090 
0.9109 


1.71 
1.72 
1.73 
1,74 
1.75 


0.0436 
0.0427 
0.0418 
0.0409 
0.0401 


0.9564 
0.9573 
0 9582 
0.9591 
0,9599 


0.9127 
0.9146 
0.9164 
0.9181 
0,9199 


1.76 
1 77 
1.78 
1 79 
1.80 


0,0392 
0,0384 
0.0375 
0.0367 
0.0359 


0,9608 
0,9616 
0.9625 
0.9633 
0.9641 


0.9216 
0,9233 
0.9249 
0.9265 
0.9281 


1.81 
1.82 
1.83 
1 .84 
1.8S 


0.0351 
0.0344 
0.0336 
0.0329 
0.0322 


0.9649 
0.9656 
09664 

0^9678 


0.9297 
0.9312 
0.9328 

0^9357 


1.86 
1.87 
1.88 
1.89 
1.90 


0.0314 
0.0307 
0,0301 
0,0294 
0,0287 


0.9686 
0.9693 
0.9699 
0,9706 
0,9713 


0.9371 
0.9385 
0.9399 
0.94 1 2 
0.9426 


1.91 
1.92 
1.93 
1.94 
1.95 


0.0281 
0,0274 
0.0268 
0.0262 
0.0256 


0.9719 
0.9726 
0.9732 
0,9738 
0.9744 


0.9439 
0.9451 
0.9464 
0.9476 
0.9488 


1.96 
1 97 
1.98 
1.99 
2,00 


0.0250 
0.0244 
0 0239 
0.0233 
0.0228 


0,9750 
0.9756 
0,9761 
0.9767 
0.9772 


0,9500 
0,9512 
0,9523 
0,9534 
0.9545 





1 






<1>|-X 


= 1 - <ii(x); <l>(0) = 0,5 




- h 






1 


<t>(- *) 


<t'(«) 


Dli) 








1 (* 


* 


2,01 


0.0222 


0.9778 


0.9556 




2 51 


0 0060 


0 9940 


0 9879 


2^02 


0!0217 


0^9783 


0^9566 




2 52 


0 0059 


0 994 1 


0 9883 


2.03 


00212 


0.9788 


0.9576 




2 53 


0^0057 


0 9943 


0 9886 


2.04 


0.0207 


0.9793 


0.9586 




2.54 


0.0055 


0 9945 


0.9889 


2.05 


0.0202 


09798 


0.9596 




2 55 


0,0054 


0.9946 


0.9892 


2.06 


0 0197 


0 9803 


0 9606 




2 56 


0 0052 


0 9948 


0 9895 


2 Ol 


o!oi92 


o!9808 


0^9615 




2 57 


0 0051 


0 9949 


0 9898 


2.08 


0.0188 


0.9812 


0.9625 




2^58 


0^0049 


0 9951 


0^9901 


2.09 


0.0183 


0,9817 


0.9634 




2.59 


0.0048 


0,9952 


0,9904 


2,10 


0.0179 


0.9821 


09643 




2,60 


0,0047 


0.9953 


0 9907 


2,1 1 


0,01 74 


0,9826 


0 9651 




2,61 


0,0045 


0.9955 


0.9909 


2^12 


o!owo 


0 9830 


0^9660 




2 62 


0 0044 


0 9956 


0^9912 


2.13 


0.0166 


0.9834 


0.9668 




2^63 


0 0043 


09957 


0 9915 


2.14 


0.0162 


0,9838 


0.9676 




2.64 


0 0041 


0.9959 


0.9917 


2.15 


0.0158 


0 9842 


0.9684 




2.65 


0.0040 


0.9960 


0.9920 


2 16 


0.0154 


0.9846 


09692 




2 66 


0.0039 


0,9961 


0.9922 


2.17 


0,0150 


0.9850 


0.9700 




2.67 


0,0038 


0 9962 


0.9924 


2,18 


0.0146 


0.9854 


0,9707 




2.68 


0,0037 


0.9963 


0.9926 


2,19 


0.0143 


0.9857 


0.9715 




2.69 


0.0036 


09964 


0.9929 


2,20 


0.0139 


0.9861 


0.9722 




2.70 


0.0035 


0 9965 


0.9931 


2,21 


0.0136 


0.9864 


0.9729 




2.71 


0.0034 


09966 


0.9933 


2.22 


00132 


0.9868 


0.9736 




2.72 


0.0033 


0 9967 


0 9935 


2.23 


0.0129 


0 9871 


0.9743 




2,73 


0.0032 


0.9968 


09937 


2 24 


0 0125 


0.9875 


0.9749 




2 74 


0.0031 


0.9969 


0.9939 


2,25 


0,0122 


0.9878 


0.9756 




2.75 


0,OQ30 


0,9970 


0.9940 


2.26 


0.01 19 


0.9881 


0,9762 




2 76 


0,0029 


0.9971 


0 9942 


2.27 


0.0116 


0.9884 


0.9768 




2,77 


0,0028 


0,9972 


0 9944 


2.28 


0.01 13 


0,9887 


0.9774 




2.78 


0,0027 


0^9973 


0^9946 


2.29 


0.0110 


0.9890 


0.9780 




2.79 


0,0026 


0.9974 


0.994 7 


2.30 


0.0107 


0.9893 


0.9786 




2.80 


0.0026 


0.9974 


0,9949 


2.31 


0,0104 


0.9896 


0 9791 




2,81 


0.0025 


0.9975 


0.9950 


2.32 


0,0102 


0.9898 


0.9797 




2^82 


0 0024 


0^9976 


0^9952 


2,33 


0.0099 


0,9901 


0,9802 




2^83 


0^0023 


0^9977 


0^9953 


2,34 


0.0096 


0.9904 


0,9807 




2.84 


0.0023 


0.997 7 


0,9955 


2.35 


0.0094 


0.9906 


0.9812 




2.85 


0.0022 


0.9978 


0.9956 


2.36 


0.0091 


0.9909 


0.9817 




2,86 


0.0021 


0.9979 


0.9958 


2.37 


00089 


0.9911 


0,9822 




2.87 


0.0021 


0.9979 


0.9959 


2.38 


0.0087 


0.9913 


0.9827 




2.88 


0.0020 


0.9980 


0.9960 


2.39 


0.0084 


0,9916 


0.9832 




2.89 


0.0019 


0.9981 


0.9961 


2,40 


0.0082 


0,9918 


0,9836 




2,90 


0,0019 


0.9981 


0.9963 


2,41 


0.0080 


0.9920 


09840 




2.91 


0.0018 


0,9982 


0.9964 


2 42 


0.0078 


0.9922 


0.9845 




2.92 


0 0018 


0.9982 


0.9965 


2.43 


0.0075 


0.9925 


0.9849 




2.93 


0.0O17 


0.9983 


0.9966 


2 44 


00073 


0.9927 


0,9853 




2.94 


0.0016 


0.9984 


0.9967 


2.45 


0.0071 


0.9929 


0.9857 




2.95 


00016 


0.9984 


0.9968 


2.46 


0 0069 


0.9931 


0.9861 




2.96 


00015 


0.9985 


0.9969 


2.4 7 


0.0068 


0 9932 


0.9865 




2,97 


0.0015 


0.9985 


0.9970 


2.48 


0.0066 


0,9934 


0.9869 




2.98 


0.0014 


0 9986 


0.9971 


2,49 


0.0064 


0.9936 


09872 




2,99 


0.0014 


0.9986 


0.9972 


2.50 


0.0062 


0.9938 


0 9876 




3 00 


0,0013 


0.9987 


0 9973 



188 



Es seien noch kurz folgende Definitionen gegeben: 

Der'Mittelwert (Erwartungswert) /u einer Zufallsvariablen X ist definiert 
durch +°° 

H = / x f (x) dx, 
.00 

wobei f (x) die Dichtefunktion ist. 
Die Varianz o 7 ist definiert durch 

a 2 = Jjx- M ) 2 f(x) dx. 

Die positive Wurzel aus der Varianz ist die Standardabweichung o. 



5.2.2. Die Binomialverteilung 

Die Binomialverteilung ist ein häufig auftretendes Beispiel einer 
diskreten Verteilung. Es werden n Versuche gemacht. Das Ergebnis 
jedes Versuches soll ein Ereignis A mit der Wahrscheinlichkeit P(A) = p 
oder das jeweils komplementäre Ereignis A mit der Wahrscheinlichkeit 
P(Ä) = q sein. Es gilt also p + q = 1 . 

Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, _daß bei n Versuchen k-mal das 
Ereignis A und (n— k)mal das Ereignis A eintritt? 

Die Wahrscheinlichkeit, daß in k Fällen das Ereignis A und in den 
übrigen Fällen Ä eintritt, ist nach dem Multiplikationstheorem 

pk q n-k = p k (i_ p )n-k 

Bei n Versuchen gibt es (£) derartige Möglichkeiten. Damit ergibt sich 
die gesuchte Wahrscheinlichkeit zu 

P(n, k) = (£) pk (i-pjn-k. 

Die VerteilurNgsfunktion F(x) der Binomialverteilung lautet somit 

F(x) = PIX < x) = P k (1-p) n " k , 

k<x 

wobei X die Anzahl der in einer Reihe von n Versuchen mit der 
Wahrscheinlichkeit peintretenden Ereignisse ist. 

Einige Anwendungen der Binomialverteilung bringt der Abschnitt 5.4. 



189 



5.3. Stichprobe und Stichprobenparameter 



In der Statistik nennt man eine beliebige Menge, deren Elemente jeweils 
Gegenstand statistischer Untersuchungen sind, eine Grundgesamtheit 
oder kurz Gesamtheit So sind z.B. die unendliche Anzahl von 
Würfelversuchen oder von Beschüssen eine Grundgesamtheit. Die 
Elemente selbst können hinsichtlich verschiedener Merkmale untersucht 
werden. 

Als Stichprobe bezeichnet man eine endliche Teilmenge aus einer 
Gesamtheit. Die Anzahl n der Elemente der betreffenden Teilmenge 
heißt Umfang der Stichprobe. So bilden zum Beispiel m Schießversuche 
eine Stichprobe vom Umfang m. Da die im allgemeinen unendliche 
Menge der Elemente der Grundgesamtheit nicht überschaubar ist, d.h., 
da man irgendwelche Eigenschaften sämtlicher Elemente nicht messend 
erfassen kann, versucht man, aus den Eigenschaften der Elemente einer 
Stichprobe auf die Eigenschaften der Elemente der Gesamtheit zu 
schließen. In 5.2.1 treten schon die Begriffe Mittelwert ß und Standard- 
abweichung o auf. Analog zu diesen in sehr vielen Fällen unbekannten 
Parametern der Grundgesamtheit definiert man für eine Stichprobe 
ebenfalls den Mittelwert * und die Standardabweichung s. 

x, , x 2 x n seien die Meßergebnisse irgendeiner Eigenschaft von n 
Elementen einer Grundgesamtheit (die Meßergebnisse x; bilden also eine 
Stichprobe vom Umfang n). Unter dem Mitte/wert der Stichprobe 
versteht man dann das arithmetische Mittel 

1 n 
x = £ Z X t . 

n «3 



Beispiel: 

Es möge eine Stichprobe mit folgenden 10 (gemessenen) Werten 
vorliegen: 

x, = 10, x 2 = 9, x 3 = 15, x 4 = 12, x 5 = 11, 
x 6 = 9, x 7 = 1 4, x 8 = 1 3, x 9 = 12, x l0 = 15. 

Damit ergibt sich 

1 10 1 

x-ik^ro 120 = 12 ' 

i= 1 

Als Stichprobenvarianz definiert man 

I(Xj-X ) 2 



n - 1 Ni 



190 



und damit 

s 



r n— 1 j = 1 



Auf das obige Beispiel angewandt, erhält man 
10 

s< 



1 AU 1 
s 2 =-I (x,-x) 2 = -1-46 = 5,1, 



9 ~i y 



und für s ergibt sich folglich 
s = n/BT = 2,3. 



Für die Praxis sehr wichtig ist der Begriff der wahrscheinlichen 
Abweichung w; sie ist bei zugrunde gelegter Normalverteilung definiert 
durch 

-i=/ e 2 6 dx-0.5. 
Die Größe 2 w nennt man die 50 %ige Streuung. 

Unter der durchschnittlichen Abweichung versteht man das arithmeti- 
sche Mittel aller absolut genommenen Abweichungen: 



E - 



I x, - x I + l x 2 - x I + • • -+lx n -xl 



Tabellarische Zusammenfassung der für die Praxis wichtigen Bezie- 
hungen 



Mittelwert x = — 2 x ; 

n i=l 



1 n 



Varianz 

i= 1 



Standardabweichung_ 



50%ige Streuung (2w) = 1,3490 s 



191 



Durchschnittliche Abweichung 

E = 1 Xl ~ * 1 * 1 x a~ *' * ' ' ' + lx n~-* 1 
n 



Tabelle 501. Umrechnungskoeffizienten. 





E 


s 


w 


Durchschnittliche Abweichung E 
Standardabweichung s 
Wahrscheinliche Abweichung w 
(probable error) 


1 

1,2533141 
0,8453476 


0,7978846 
1 

Q, 6744898 


1,1829372 
1,4826021 
1 



Beispiel: s = 1.2533141 E 



Tabelle 502. Wahrscheinlichkeiten für die Lage der Variablen im Bereich 
M — a . . . ß + a bei Normalverteilung. 



p 


50 % 


60 % 


70 % 


80 % 


90 % 


95 % 


99 % 


99,9% 


a/s 
a/w 


0.6745 
1,0000 


0,8416 
1 ,2478 


1,0364 
1 ,5366 


1,2816 
1.9001 


1,6449 
2,4387 


1 ,9600 
2,9059 


2,5758 
3,8189 


3,2905 
4,8785 



Beispiel 1 : w = 2. Wo liegen 80% der Werte? 

Aus der Tabelle 502 folgt a/2 = 1 ,9001 , a = 3.8002 
Antwort: In [m - 3,8002, p + 3,80021. 



Beispiel 2: w = 2. Wieviel der Werte liegen in - 4, m + 4]? 
Antwort: 82,27% der Werte. 

Gesamtstreuung 

Unter der Gesamtstreuung oder auch Spannweite einer 
Meßreihe versteht man die Differenz der am weitesten 
auseinanderliegenden Werte. 

100%ige Streuung 

Beider Normalverteilung versteht man unter der 100%igen 
Streuung die ganze reelle Achse. 

6.4. Ballistische Anwendungen 

5.4.1. Treff Wahrscheinlichkeit 

a) Die Wahrscheinlichkeit, mit einem Einzelschuß bei einem Zielfehler 
Mx- ßy. einer ballistischen Streuung cr^, Oy und einem Korrelati- 
onskoeffizienten p der Ablagen X und Y nach Seite und Höhe ein 
Rechteck a<x<b, c<y<dzu treffen, ist nach 5.2.1 



192 



b d 

PH = / / *<x, V) dx dy (12) 
x=a y=c 
mit der Dichtefunktion 

*(x,y) = - - L T — e" E(x ' v) (13) 
2™xoYV ! -P 2 

. i r (x-jux) 2 2p(x-jt2x)(v -ßy) (v-my) 2 -i 
wobei E x,y = h — . 



Bei Unabhängigkeit von X und Y ergibt sich mit 



PH- |W**l-*g»>] • [W^l-^l] ,14. 

b) Liegt der mittlere Treffpunkt der Schüsse in der Mitte des Zieles, so 
läßt sich ph sehr leicht aus der 50%igen Streuung mit Hilfe der 
„relativen Zielausdehnung" nach Länge und Breite (oder nach Höhe 
und Breite) ermitteln (Bild 505). 

Die relative Zielausdehnung ist das Verhältnis der Zielausdehnung in der 
betreffenden Richtung zur entsprechenden 50%igen Streuung. Aus Bild 
505 kann die zu einer relativen Zielausdehnung gehörige Treffwahr- 
scheinlichkeit entnommen werden; diese gilt für einen in einer Richtung 
unbegrenzten Streifen von der Breite des Zieles. Aus dem Multipli- 
kationstheorem (vgl. 5.1) ergibt sich dann p|_| für die Zielfläche. 

Beispiel: DasZiel habe eine Breite von 20 m und eine Höhe von 10 m. 
Wie groß ist die Treffwahrscheinlichkeit, wenn nach der zugehörigen 
Schußtafel die 50%ige Streuung nach der Seite 8,5 m und nach der 
Höhe 33 m betrage? 

Lösung: Es ergibt sich die relative Breitenausdehnung zu 20:8,5 = 2,35, 
die relative Höhenausdehnung zu 10:33 = 0,3. Aus Bild 505 ergibt sich 
damit die Treffwahrscheinlichkeit des Zieles in der Breite von 0,88, in 
der Höhe von 0,16. Aus dem Multiplikationstheorem erhält man 
PH = 0,16 • 0,88 * 0,14 oder 14 %. 

c) Für eine kreisförmige Zielfläche (Radius R) und kreisförmige Stan- 
dardabweichung o= ox = °V ' st De ' Unabhängigkeit von X und Y die 
Verteilungsdichte nach Gleichung (13) gegeben durch 



193 



% 



























/ 














/ 














/ 
















/ 














1 
















1 














1 
















1 
















1 












1 





D.5 1,0 1.5 20 2.5 3.0 3,5 iß 
Relative Zielausdehnung 



Bild 505. Treffwahrschein /ichkeit eines in einer Richtung un. 
grenzten Streifens von der Breite des Zieles. 



Durch Einführen von Polarkoordinaten R, a, und zwar 

x = + R cos a, y = ßy + R sin a, 
geht if (x, y) über in 

R 

y(R) = — ^- e 2^. (1 
o 

Damit ergibt sich unter der Annahme, daß mittlerer Treffpunkt u 
Zielmittelpunkt zusammenfallen, für die Treffwahrscheinlichkeit v 
Kreisflächen , 

PH - 1 f 



194 



Der Radius des Kreises, der 50 % der Treffer enthält, ist der 
wahrscheinliche radiale Fehler CEP (circular error probable) und 
gegeben durch pn = 1 /2: 



CEP = yjz • in 2 a= 1,17741 o. (18) 

d) Haben Kreismittelpunkt und mittlerer Treffpunkt den Abstand d, so 
lassen sich die Treffwahrscheinlichkeitswerte aus dem Diagramm Bild 
506 ablesen |2|. 

Für d/R > 1 gibt es für ein gegebenes d eine optimale Streuung. 



5.4.2. Zerstörungswahrscheinlichkeit 

a) Um die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, mit der ein Ziel vernichtet 
wird, hat man die Zerstörungswahrscheinlichkeit Q(k) von k Treffern 
zu bestimmen: 

Q(0)=0, Q(~) = 1, Q(k + 1)>Q(k). 

Die im Mittel zur Vernichtung notwendige Trefferzahl ist 

oo 

k = 2 (1 - Q(^) ). (20) 
v-o 

Beispiel: Flugzeugzerstörung 

Das Flugzeug sei in drei verschieden empfindliche Teile eingeteilt, 
nämlich 

A Kabine und Triebwerk, 

B Kraftstoffbehälter und 

C Sonstiges. 

Zur Vernichtung des Flugzeuges sollen ein Treffer in A bzw. zwei 
Treffer in B bzw. drei Treffer in C genügen. Teil A beansprucht 30 %, 
Teil B 20 % und Teil C 50 % der Gesamtfläche. 

Q (1) =0,3, 

Q (2) = 1 - (1 - 0,3) 2 + 0,04 = 0,55. 



196 



Das Ziel wird durch drei Treffer nur dann nicht vernichtet, wenn zwei 
Geschosse in Teil C und ein Geschoß in Teil B treffen. Da sich drei ver- 
schiedene Kombinationen dafür aufstellen lassen, ist die Wahrscheinlich- 
keit der Nichtvernichtung des Flugzeugs bei drei Treffern 3 • 0,2 ■ 0,5 2 . 

Damit ergibt sich 

Q(3) = 1 - 3 - 0,2 0,5 2 = 0,85; 

Q(k) = 1,k>4. 
Die im Mittel notwendige Trefferzahl ist damit 

k = 1 + 0,7 -»-0,45 + 0,15 = 2,3. 
b) Bei fehlender Schadenshäufung ist 

OH) = P K |H. (21) 
Q(k) =1 - (1 -p K |H> k < (22) 

k = ~~ — (23) 
PK|H 

Die Zerstörungswahrscheinlichkeit P^Ih 'äß* s ' cn als Funktion der 
Geschoßenergie E berechnen nach 

PK|H = 1 - e E o (24) 
( E ) K 

oder p K | H = 1 - e E, (25) 

mit \ > 1 (s. Bild 507 und 508). 





Bild 508. Zers t ö ru n gs wa hrsche in lichke i t p K | H 



«1 -e ' 



5.4.3. Abschußwahrscheinlichkeit 

a) Die Abschußwahrscheinlichkeit eines Einzelschusses mit der 
Treffwahrscheinlichkeit ph und der Zerstörungswahrscheinlichkeit 
p K ll_l beträgt 

Pk s Ph'Pk|H- <26) 

b) Ist p(n,y) die Wahrscheinlichkeit, daß von n Schüssen genau v 
Treffer sind, und Q (v) die Wahrscheinlichkeit, daß v Treffer zerstören, 
so ist allgemein die Abschußwahrscheinlichkeit 

n 

p K (n) = Z p(n,y) • Q(v). (27) 
i/=0 

c) Bei fehlender Schadenshäufung ist also 

n 

p K (n)= Z (J) rVJ d -p H ) n " y (1- d -Pk|h)") < 28 > 
y = 0 

= i-f OpK (i- PK|H )"(i-p H ) n -" 

- 1 - (p H (1 - p K | H ) + 1 - PH> P 

= 1 - (1 -p H -p K |H) n = 1 "(1 - PK*"- 
Bei kleinen Abschußwahrscheinlichkeiten p« ist 

p K(n ) = 1 _e- nPK -l-e""- PH - p, < lH (29) 



Beispiel: 

1 ) Angenommen, es sei p H = 0,1 5, k = 3; 
dann9i " P K |H=0,33, p K =0,05; 

bei 10 Schuß beträgt die Abschußwahrscheinlichkeit 
p K (10) = 1 - (1 -0,05) 10 =0,40. 

2) Um bei gleichen Voraussetzungen wie bei 1) eine Abschußwahr- 
scheinlichkeit von 0,9 zu erzielen, braucht man nach 

n p 10(1 ~ PK(n)) (30) 
In (1 - pk) 

45 Schuß. 



5.4.4. Munitionsbedarf 

Im folgenden soll für eine vorgegebene Einzelschuß-Treffwahrschein- 
lichkeit ph die zur totalen Erledigung einer Schießaufgabe im Mittel 
erforderliche Munitionsmenge bestimmt werden; d.h.: der Beschuß soll 
so lange fortgesetzt werden, bis das Ziel funktionsunfähig ist. Je nach 
der taktischen Lage kann dies verschiedenes bedeuten. 

Erstens: Das Ziel soll durch einen Treffer vernichtet werden. 

a) Es sei vorausgesetzt, daß die Geschosse das Ziel unabhängig 
voneinander vernichten (fehlende Anhäuf ung des Schadens). Man erhält 
die erforderliche Schußzahl n zu 

1 

n " P H ' (31) 
Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Schüsse einzeln abgegeben werden. 

b) Gibt man die Schüsse in N Gruppen von je s Schüssen ab (aus einem 
oder mehreren Geschützen), so ergibt sich die erforderliche Schußzahl 
aus folgender Überlegung: Nach Gleichung (7) gilt für die 
Wahrscheinlichkeit P, daß von den s Schüssen mindestens einer das Ziel 
trifft (Erfüllung der Schießaufgabe): 

P = 1 - (1 - p H ) S . (32) 
Für die Anzahl N der Schußgruppen folgt: 

''{' l-ll-PHl- ■ 1331 



199 



Da jede Gruppe aus s Schüssen besteht, erhalten wir den 
Munitionsbedarf 



"^■'- 1-ll-PHl' ' <34 ' 

Die Tabelle 503 enthält den nach Gleichung (34) errechneten, auf ganze 
Zahlen aufgerundeten Munitionsbedarf n für einige Werte von ph und s. 



Tabelle 503. Munitionsbedarf n für einige Werte von und s. 









PH 






s 


0,001 


0.01 | 


0.1 | 


0.5 I 


1 




n 


1 


1000 


100 


10 


2 


1 


5 


1002 


103 


13 


6 


5 


10 


1005 


105 


16 


1 1 


10 


20 


1010 


110 


23 


20 


20 



Für s = 1 ergibt die Tabelle den Sonderfall des Einzelschießens nach 
Gleichung (31); für pH = 1 stimmt die Schußzahl n mit s überein. Der 
Einfluß der Schußzahl s einer Gruppe auf den erforderlichen 
Munitionsbedarf wird um so geringer, je kleiner P, je größer aber die 
erforderliche Schußzahl n selbst wird. 

Zweitens: Es liege eine Anhäufung des Schadens vor, d.h., es seien 
mehrere Treffer, und zwar z Treffer zur Erledigung der Schießaufgabe 
erforderlich. 



a) Bei Einzelbeschuß erhält man nach Gleichung (31) als Munitions- 
bedarf (p|_| wie vorher): 

n = . (35) 

PH 

b) Beim Gruppenschießen ergeben sich die im Mittel erforderlichen 
Gruppen- und Schußzahlen aus folgender Überlegung: Damit der k-te 
Schuß der z-te Treffer sei, ist es erforderlich, daß erstens der k-te Schuß 
ein Treffer ist und daß zweitens von den (k— 1) vorhergehenden 
Schüssen (z-1) Treffer sind. 



Nach 5.2.2 ist die Wahrscheinlichkeit P' dafür, daß die ersten (k— 1 ) 
Schüsse genau (z— 1) Treffer enthalten: 



p ' = O Ph" 1 < 1 ~PH> k Z . (36) 

200 



falls p|_j die Treffwahrscheinlichkeit jedes Schusses ist. Nach dem 
Multiplikationstheorem gilt für die Wahrscheinlichkeit, daß sowohl der 
k-te Schuß ein Treffer ist als auch die ersten (k— 1 ) Schüsse (z— 1 ) 
Treffer enthalten: 

P„ = PH f" = <zll >P H 0 - P H )k_Z • (37) 

Für die Wahrscheinlichkeit P, , daß die z Treffer in die erste Gruppe von 
s Schüssen fallen, erhält man nach dem Additionstheorem 

k=s 

P, = 2 P 0 . (38) 

k=z 

Die Wahrscheinlichkeit, daß der z-te Treffer in die zweite Gruppe von s 
Schüssen fällt, ist 

2s 

P 2 = 2 P 0 (39) 
k=s+l 

usw. Entsprechend erhält man die Wahrscheinlichkeit für die 
Notwendigkeit von z.B. drei Gruppen als 

3s 

P 3 =Z P 0 . (40) 
k=2s+l 

Bisher wurde vorausgesetzt, daß z < s ist, d.h., daß die z Treffer alle in 
eine Gruppe, z.B. die erste, fallen können. Gilt s < z < 2s, so ist P, = 0, 
und P 2 ist für k = z bis k = 2s zu summieren usw. 

Zur Erledigung von r gleichen Schießaufgaben sind also 
P, • r • s + P 2 - r • 2s + . . . . Schüsse notwendig; im Durchschnitt für jede 
der r Schießaufgaben somit 

P.- r • s + P, • r • 2s + P, • r • 3s + . . . 

n = _J : _: 

r 

d.h. n = (P, +2P 2 +3P 3 + . . .)s. (41) 

Anmerkungen 

a) Ist es nicht möglich oder nicht beabsichtigt, das Schießen bis zur 
Erledigung der Schießaufgabe fortzusetzen, so muß der Munitions- 
bedarf anders bestimmt werden. Es wird lediglich, wie beim Anflug 
eines Luftzieles, eine Gruppe von s Schüssen gleichzeitig und 
nacheinander abgegeben. Dann hat es keinen Sinn zu fragen, wie groß n 
sein muß, damit mindestens ein Treffer erzielt werde. 

Die Frage kann dann nur lauten: Wieviel Schüsse sind erforderlich, um 
eine bestimmte Wahrscheinlichkeit für das Eintreten z.B. mindestens 
eines Treffers zu haben. Ist die Treffwahrscheinlichkeit eines jeden 



201 



Schusses ph, so ist nach Gleichung (7) die Wahrscheinlichkeit, mit n 
Schüssen mindestens einen Treffer zu erzielen: 

P = 1 -(1-~p H ) n . (42) 
Gibt man P vor, so erhält man n durch Logarithmieren: 



ln (1 - P) 
In (1 -p H ) ' 

Gleichung (43) ist die grundlegende 
erforderlichen Schußzahl. 



(43) 



Formel zur Errechnung der 



b) Bei der Wahl von P werden die verschiedensten Umstände 
mitsprechen müssen, nämlich Wichtigkeit des zu zerstörenden Objektes, 
augenblickliche Stärke der Abwehr, Munitionsbedarf usw. Im 
allgemeinen wird man P = 0,5 als unterste Grenze annehmen, also den 
Fall, daß man mit 1:1 für den Erfolg wetten kann. 

Die Tabelle 504 enthält für verschiedene Werte von P und ph die 
erforderliche (aufgerundete) Schußzahl nach Gleichung (43). 



Tabelle 504. Notwendige Schußzahl n zur Erzielung eines Treffers in 
Abhängigkeit von der Treff Wahrscheinlichkeit ph und der 
Wahrscheinlichkeit P. 







PH 






p 


0,001 


0,01 




i 


0,5 




n 


0,5 


693 


69 




7 


1 


0,6 


916 


91 




9 


2 


0.7 


1 203 


120 




12 


2 


0,8 


1609 


1 60 




16 


3 


0,9 


2301 


229 




22 


4 


0,95 


2994 


298 




29 


5 


0,99 


4603 


458 




44 


7 



Ist in den Gleichungen (31 ) und (43) n gleich, so kann man aus beiden 
Formeln die Gesamtwahrscheinlichkeit P dafür errechnen, daß die im 
Durchschnitt erforderliche Schußzahl mindestens einen Treffer enthält. 
Unter obiger Voraussetzung gilt die Beziehung 

_1_ = In d -P) . [aa\ 
PH m d -PH> 



202 



durch Auflösen folgt 

p = i -d - Ph ) 1/Ph 



(45) 



Für kleines ph gilt 



In (1 - p H ) ~ -p H 



und damit 



1 « In (1 - P) 
PH ~~ "PH 



angenähert erhält man 



P * 1 - e" 1 = 0,632. 



(46) 



Genügt also zur Erledigung einer Schießaufgabe ein Treffer, so enthält 
die im Durchschnitt benötigte Munitionsmenge mit der Wahrschein- 
lichkeit 0,632 mindestens einen Treffer. 

Im folgenden soll die erforderliche Schußzahl betrachtet werden, falls 
für einen Erfolg mindestens z Treffer nötig sind. 

Nach 5.2.2 ist 



die Wahrscheinlichkeit dafür, daß von n Schüssen weniger als z treffen. 
Wenn P die Wahrscheinlichkeit dafür ist, daß von n Geschossen 
mindestens z treffen, so gilt 



Bei vorgegebenem P bestimmt sich hieraus die erforderliche Schuß- 
zahl n. 

c) Einige Bemerkungen zur Gleichung (43): 

Die Gleichung ist nur dann richtig, wenn man von einer gegnerischen 
Gegenwirkung und etwaigen Zuverlässigkeitsmängeln des eigenen 
Waffensystems absieht. In der Praxis sind diese Faktoren jedoch von 
Bedeutung. Man hilft sich, indem man die Wahrscheinlichkeit P angibt, 
mit welcher ein Schuß abgefeuert werden kann. Die Formel 
P = 1 — (1— p H ) n (Exponentialvernichtungsgesetz) geht dann über in 



n — k 



k = 0 




n-k 



(47) 



k=0 



P = 1 - (1 - P p ) n . 



(48) 



203 



Pp berücksichtigt Gegenwirkung und Zuverlässigkeit. Als erforderliche 
Schußzahl n erhält man dann 

= In (1 - P) ' ) (49) 
In(1-Pp) 

5.5. Das Ausreißerproblem 

Bei einem Vergleich von Werten einer Meßreihe trifft man immer 
wieder auf das sogenannte Ausreißerproblem. Es kommt sehr häufig 
vor, daß sich unter den beobachteten Werten einer (oder auch mehrere) 
befindet, der von den übrigen Beobachtungen stark abweicht. Dabei 
stellt sich das Problem, diesen Wert bei der Berechnung der Stichpro- 
benparameter — insbesondere bei der Berechnung der Standardabwei- 
chung s der Stichprobe — mitzunehmen oder als sog. Ausreißer auszu- 
schalten. Das Ausreißerproblem besteht also darin, ein Kriterium für die 
Aus- bzw. Nichtausschaltung besonders großer Abweichungen anzuge- 
ben. Ein solches Kriterium sollte nicht mehr — wie es in der Praxis häu- 
fig vorkommt — irgendwelche subjektive Ermessungsf ragen beinhalten, 
doch ist ein gewisses Maß an Willkür oft unvermeidbar. Selbstverständ- 
lich hängt das Auftreten eines Ausreißers von dem Aussehen bzw. von 
der Streuung des gesamten Treffbildes ab. Das gesuchte Kriterium wird 
eine Beziehung zwischen den Stichprobenparametern x und s sowie der 
Abweichung des vermuteten Ausreißers darstellen. 



5.5.1. Das Ausreißerkriterium nach CHAUVENET 

Für die Praxis des Schießens befindet sich noch die Ausreißerregel von 
CHAUVENET in der Anwendung. Sie sei zunächst behandelt. 

Es wird eine Tabelle der G AUSS-Verteilung benutzt, in der die 
Abweichungen im Verhältnis zur wahrscheinlichen Abweichung tabel- 
liert sind. D.h.: Bedeuten L die Abweichungen und w die wahrschein- 
liche Abweichung, so wird die Verteilungsfunktion mit <b (-^) bezeich- 

w 

net. Ferner sei M die größte vorkommende Abweichung und ß der 
wahre Mittelwert. 

Dann ist nach Gleichiwig (10) die Wahrscheinlichkeit P dafür, daß ein 
Treffer innerhalb eines Streifens von der Breite 2 M mit dem 
Mittelpunkt ^ liegt: 



1) Für eine genauere Behandlung der mit diesem Problem zusammen 
hängenden Fragen sei auf das Buch Wentzel, Operationsforschung 
[ 3], verwiesen. 



204 



M 
■f — 
w 

P = / v >(x) dx = 2 <t> — 1 . (50) 
_M 
w 

Für die Wahrscheinlichkeit, daß die Abweichung von fi größer als M 
wird, gilt damit nach 5.1: 

1 - P = 2 [1 -<I> <-^)J. (51) 

Bei n Schüssen liegen im Mittel somit 

n(1 _ P) = 2n [1 - <D (-^)| (52) 

Schüsse außerhalb des Streifens. Nach CHAUVENET liegt nun genau 
dann ein Ausreißer vor, wenn 

2n [1 -<M^)|>-1 (53) 

ist. In dieser Beziehung (53) steckt die eingangs erwähnte Willkür in der 
Angabe von 1/2 als Schranke. Setzt man in Gleichung (53) das 
Gleichheitszeichen, so erhält man 



. , M. 4n - 1 , 1 
w 4n 4n 

Welche Irrtumswahrscheinlichkeit a gehört zu diesem Kriterium? 

fl=1 .i flM S , l s 1-e- n l 1 - 11 -^ 1 (55) 



= 1 - e 



4 



= 0,22; 



d.h. je rund ein Viertel der Ausreißer beurteilt man hinsichtlich des 
größten und des kleinsten Meßwertes falsch; mit anderen Worten: Beim 
CHAUVENET-Kriterium beurteilt man 50% aller Ausreißer als falsch. 

Bei der Anwendung der CHAUVENETschen Regel in der Praxis wird 
zunächst die wahrscheinliche Abweichung w vom gesamten Treffbild 
ermittelt. Danach wird geprüft, ob einer der Stichprobenwerte eine so 
große Abweichung hat, daß 

|xj - x I > k w (56) 

wird, wobei k für die verschiedenen Schußzahlen aus der Tabelle 505 zu 
entnehmen ist. k wurde nach Gleichung (54) bestimmt. 



205 



Tabelle 505. Ausreißerfaktoren nach CHAUVENET. 



Schußzahl 


Ausreißerf aktor 




Schußzahl 


J 1 ciueriaK tor 


n 


K 




n 


K 


3 


2,05 




22 


_ 

»3,38 


4 


2,27 




23 


3 41 


5 


2.43 




24 




6 


2,57 




25 




7 


2,67 




26 


3 47 


8 


2.76 




27 


3 49 


9 


2,84 




28 


3,51 


1 0 


2,91 




29 


3 53 


1 1 


2.97 




30 


3 55 


1 2 


3.02 




31 


3 57 


13 


3.07 




32 


3 59 


1 4 


3.1 1 




33 


3 60 


15 


3.1 5 




34 


3,62 


16 


3.19 




35 


3,63 


17 


3,23 




36 


3,65 


18 


3,26 




37 


3,66 


19 


3,29 




38 


3,68 


20 


3,32 




39 


3,69 


21 


3,35 




40 


3.70 



Wie schon erwähnt, gibt es mehrere Ausreißerregeln, die alle, wie auch 
die Regel von CHAUVENET, ein gewisses Maß an Willkür enthalten. 
Jedoch läßt sich mit Hilfe der STÜDE NT- Verteilung (s. 5.5.2) ein 
Ausreißerkriterium angeben, das vom mathematischen Standpunkt aus 
gesehen objektiv ist. 



5.5.2. Das Ausreißerkriterium nach STUDENT |4| 

Im folgenden soll dieser STUDENT-Test kurz beschrieben werden, 
wobei nur die Testgle ; chung angegeben und deren Gebrauch für die 
Praxis kurz dargelegt wird. 

Wenn N der Stichprobenumfang und x/\ die Koordinate des vermuteten 
Ausreißers ist, dann gilt die Testgleichung 

tS.N-2 1 s <|x A -xl. (57) 

Darin bedeutet 

s = Standardabweichung ohne Ausreißer x/\ , 

x = Mittelwert der Stichprobe ohne Ausreißer x/\, 

^^-2= Wert der STUDENT- Variablen entsprechend der vorgege- 
benen Sicherheit S und des Freiheitsgrades (N— 2). 



206 



Um den STUDENT-Test (der ein sog. Signifikanztest ist) anwenden zu 
können, braucht man also eine Tabelle der t-Variablen mit 
verschiedenen Irrtumswahrscheinlichkeiten et in Abhängigkeit vom 
Stichprobenumfang N. Auf die Einzelheiten der STUDENT-Verteilung 
kann hier nicht näher eingegangen werden. 



5.5.3. Das Ausreißerkriterium nach GRAF und 
HENNING 

Der Herleitung der folgenden Regel von GRAF und HENNING |5| liegt 
die Normalverteilung zugrunde. Hier kann wieder nur das Ergebnis 
zusammengefaßt werden. 

Ist unter (n + 1) Meßwerten eine auffallend große Abweichung 
vorhanden — also einer der Werte ausreißerverdächtig — , so bildet man 
den Mittelwert 

n 

x = i 2 x 

i=l 

und die Varianz 

s L l Uj -x)- 

n ~ 1 i=i 

der übrigen Werte ohne den vermuteten Ausreißer. Die auffallend große 
Abweichung x/^ wird als Ausreißer ausgeschaltet, wenn gilt: 

x A > x + k • s. (58) 

Einige Werte von k sind der Tabelle 506 zu entnehmen. 



Tabelle 506. Faktoren k in Abhängigkeit vom Stichprobenumfang n 
und von der Irrtumswahrscheinlichkeit ol 



^^"^ n 


5 


7 


10 


15 


20 


30 


5 % 


5,73 


4,81 


4,32 


4,03 


3,90 


3,80 


2,5% 


8,59 


6,36 


5,35 


4,77 


4,52 


4,30 


1 % 


14,22 


8,73 


6,78 


5,74 


5,32 


4,94 



n = Anzahl der Stichprobenelemente ohne Ausreißer x^. 



Für dieses Ausreißerkriterium ist folgende Faustregel gut z,u 
gebrauchen: Es gelte 10 < n < 1000. Danach wird ein Wert nicht 
berücksichtigt, wenn 

x A > x + 4 s. (59) 

Dabei sind x der Mittelwert und s die Standärdabweichung der 
restlichen Werte ohne x A . Für den oben angegebenen Bereich für n ist 
also k*4. 



Literatur 

|l] Kreyszig, E.: Statistische Methoden und ihre Anwendungen. Göttin- 
gen 1968. 

|2] Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik mit ihren Anwendungen 

in der Ballistik. Seminar Weil, 9.— 18.3.1970. 
[3] Wentzel, J.S.: Operationsforschung. Berlin 1966. 
[4] Student: The probable error of a mean. Biometrika 6 (1908). 
|5]Graf, U.; Henning, H.-J.: Zum Ausreißerprob lern. M ittei I u ngsb I. 

f. Math. Stat. 4 (1952), H. 1, 5.1—8. 

Ferner: 

Churchman — Ackoff — Ar noff: Operations Research. Wien. München 1 966. 
Drescher, M: Strategische Spiele. Zürich 1961. 

Fisz, M.: Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik. 
5. erw. Aufl., Berlin 1970. 

Graf — Henning — Stange: Formeln und Tabellen der mathematischen 
Statistik. Berlin, Heidelberg, New York 1966. 

Hristow, W.K.: Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung, mathema- 
tische Statistik und Methode der kleinsten Quadrate. Berlin 1961. 

Smirnow, N.W.; Dunin — Barkowski, I.W.: Mathematische Statistik in 
der Technik. Berlin 1963. 

Wentzel. J.S. : Elemente der Spieltheorie. Zürich, Frankfurt a.M. 1964. 
Wolff, W.: Wahrscheinlichkeitsrechnung und das Problem der 
Geschoßstreuung. Berlin 1959. 



208 



6. Zielen und Richten 



Zielen bedeutet, von der Waffe aus eine optische Achse zum Ziel oder — 
bei verdeckten Zielobjekten — zu einem Hilfspunkt herzustellen. 
Bezogen auf diese Achse ist die Waffe bereits vorher gerichtet worden 
(Visier) oder wird sie anschließend gerichtet. 

Die Zielachse und die Waffenachse weichen voneinander ab; diese 
Abweichung wird in der Höhe (Erhöhung) durch die Ballistik der Waffe 
sowie die Zielentfernung und in der Seite (Seitenvorhalt) bei bewegten 
Zielen durch die Zielgeschwindigkeit und die Geschoßflugzeit bis zum 
Ziel kontrolliert. Außerdem werden besondere Einflüsse als Richt- 
korrektur berücksichtigt. 

Heute werden an das Zielen und Richten — gleich, ob es sich um 
Rohrwaffen oder Raketen handelt — Anforderungen gestellt, die in 
vielen Fällen mit einfachen optischen und mechanischen Richtmitteln 
kaum zu bewältigen sind. Rechnende Zielwerke und maschinelle 
Richtwerke lösen Visiere im landläufigen Sinne und die Handricht- 
maschinen ab. Dem Richtschützen werden dadurch sowohl Rechen- und 
Denkarbeit als auch physische Beanspruchungen abgenommen; ihm 
bleibt die Aufgabe des Abfeuerns, wenn die Waffe gerichtet ist, bzw. 
der Überwachung der automatischen Einrichtungen und notfalls einer 
geringen Korrektur. 

Mit Radar, Laser und anderen optronischen Geräten sowie automati- 
schen Antrieben ausgerüstete Feuerleiteinrichtungen stellen vielfach 
einen Aufwand dar, der den für die eigentliche Schußwaffe ubersteigt. 
Deshalb sollten für jedes Gerät die eigentliche Waffe und die Feuerleit- 
anlage in ihren Leistungen sorgfältig aufeinander angepaßt werden. 

Die Waffe, die Lafette, die Feuerleit- und Richtanlagen sowie das 
Bedienungspersonal bilden eine Einheit, die einzeln oder im Verbund 
als \NaUensystem zu bezeichnen sind. Für die Auslegung und Gestaltung 
sollten daher systemtechnische Methoden angewandt werden, d.h. die 
einzelnen Komponenten, so auch die Feuerleit- und Richtanlage, sind in 
systemgerechter Optimierung auf die Waffe abzustimmen. 



6.1. Allgemeine Bedingungen für Ziel- und Richtmittel 

Allen Ziel- und Richteinrichtungen liegt die Forderung zugrunde, der 
Waffe diejenige Seiten- und Höhenrichtung zu erteilen (sie so zu 
richten), daß die Flugbahn des aus ihr verfeuerten Geschosses die 
Zielebene im Zielpunkt schneidet. Geschütze auf beweglichen und 
schwankenden Waffenträgern (Schiffsgeschütze und Panzerwaffen) un- 
terliegen besonderen Bedingungen, so daß hier Stabilisiereinrichtungen 
sowie die Eingabe der eigenen Position in die Feuerleitanlage notwendig 
sind. 



209 



Das Zielen und Richten läßt sich in folgende vier grundlegende 
Vorgänge unterteilen: 

Zielerkennung und Zielauffassung, d.h. Vermessung der Zielkoordina- 
ten relativ zum Standort der Waffe (Akquisition des Zieles), 

Zielverfolgung zur Ermittlung von direkten oder indirekten Werten 
für die Zielgeschwindigkeit (bei bewegten Zielen), 

Ermittlung und Berechnung der notwendigen Vorhaltewerte für die 
Seiten- und Höhenrichtung, 

Übermittlung dieser Werte an die Zieleinrichtung und Richten, ggf. 
kontinuierlich bei bewegten Zielen. 

Bei den einfachen Schußwaffen, den Handfeuerwaffen, ist das Befolgen 
der vorgenannten Reihenfolge oft in die Hand des über Kimme und 
Korn zielenden Schützen selbst gelegt; die entweder auf Schätzwerten 
beruhende oder mit einfachen Visieren (MG-Visieren) ermittelte Ziel- 
entfernung wird als Höhenvorhalt durch Höhenverstellung der Kimme 
berücksichtigt, während der Seitenvorhalt bei bewegten Zielen nach 
entsprechenden Marken im Visier gegeben wird. 

Für die verhältnismäßig komplizierten Ziel- und Richtwerke der 
Geschütze gilt, daß im Rahmen des mit ihnen beabsichtigten Erfolges 
der Aufwand dennoch auf das Notwendige beschränkt bleiben sollte, 
daß ferner ihre Bedienung so einfach wie möglich sein muß und daß sie 
sich weitestmöglich der zwischen der Zielauffassung und der Feuer- 
eröffnung zur Verfügung stehenden kurzen Zeit anpassen; schließlich, 
daß sie so genau arbeiten, daß die Erledigung der gestellten Aufgabe mit 
dem geringsten Munitionsaufwand gewährleistet ist. 



6.1.1. Das artilleristische Winkelmaß 

Die artilleristischen Ziel- und Richtverfahren fußen auf dem Messen von 
Winkeln und Entfernungen. Dabei treten die als Längen ermittelten 
Werte für das Feuerkommando auch als Winkelmaße in Erscheinung. 
Die Winkelmaße bzw. die Kreisteilung sind daher die Grundlage aller 
Berechnungen und Einstellungen. 

Die Bedingungen an eine für artilleristische Zwecke geeignete Kreistei- 
lung sind, daß deren kleinste Einheit in der praktischen Anwendung 
keine Unterteilung mehr benötigt und daß sie mit ausreichender 
Genauigkeit auf der Grundlage der Beziehung zwischen Winkelmaß und 
Bogenlänge ein einfaches Umrechnen von Strecken in Winkel und 
umgekehrt ermöglicht. 

Die heute in der Artillerie und der Schußtafel-Ballistik allgemein 
gebräuchliche Kreisteilung in Strich entspricht diesen Bedingungen 
weitgehend. 



210 



In der Tabelle 601 sind einige Kreisteilungen (Winkelmaße) für 
Umrechnungszwecke gegenübergestellt. 



Tabelle 601. Kreisteilungen. 



Voll- 
kreis 


Gon 
(Neu- 
grad) 


Neu- 
minute 


Grad 
(Altgrad) 


Minute 


Wahre 
Tausend- 
stel" 


Strich 
NATO 


Strich 
russisch 


1 


400 


40000 


360 


21600 


6283 


6400 


6200 


1/400 


1 


100 


0,9 


54 


15,708 


16 


15,5 


1/40000 


0,01 


1 


0,009 


0,54 


0,1571 


0,16 


0,155 


1/360 


1,111 


111,11 


1 


60 


17,45 


17,78 


17,22 


1/21600 


0,01852 


1,8519 


0,01667 


1 


0,2909 


0,2963 


0,2870 


1/6283 


0,06366 


6,366 


0,05730 


3,438 


1 


1,019 


0,9868 


1/6400 


0,0625 


6,25 


0,05625 


3,375 


0,9817 


1 


0,9688 


1/6200 


0,06452 


6,4516 


0,05806 


3,484 


1,0134 


1,032 


1 


1 Einheit 
entspr. 
bei 1000 
m Entf. 
einer 
Treffpkt.- 
verlegung 
von 










1 m 


0,98 m 


1,01 m 



Die Neugradteilung (Gon) findet zunehmende Anwendung, und zwar 
sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich. 

Die Strichteilung ist aus der sog. Teilung in „wahre Tausendstel" 
entstanden, bei der eine Einheit auf dem Umfang eines Kreises von 
1000 m Radiuseinem Kreisbogen von genau 1 m entspricht (2tt ■ 1000 = 
6283 Bogenstücke zu 1 m). Wegen der schlechten Teilbarkeit der Zahl 
6283 wurde sie auf 6400 aufgerundet. 

Die Beziehungen zwischen Winkelmaß undBogen (bei kleinen Winkeln 
Bogen ^ Sehne) gestatten eine einfache Annäherungsumrechnung von 
Strecken in Teilstriche und umgekehrt nach der Formel 

Winkel (Strich) x Entfernung (km) « seitl. Verlegung (m). 



6.1.2. Richtarten 

Ist ein Ziel von der Feuerstellung aus einzusehen, d.h. können die 
Zielkoordinaten direkt gemessen und die Waffe direkt auf das Ziel 
gerichtet werden, so nennt man dies direktes Richten. Ist das Ziel 



211 



jedoch verdeckt, so daß seine Lage nur von einer anderen, seitwärts 
oder auf einer Geländeerhöhung liegenden Beobachtungsstelle aus oder 
mit Hilfe von Karten oder aus der Luft aufgefaßt werden kann, so 
spricht man vom indirekten Richten. 

Beim direkten Richten der Höhe nach wird auf der Ziellinie aufgebaut. 
Bei flachen Flugbahnen und geringen Höhenunterschieden zwischen 
Geschütz und Ziel werden diese Höhenunterschiede als positive oder 
negative ,,Geländewinkel" genügend genau durch das Einschwenken der 
Visierlinie auf das Ziel berücksichtigt (sog. Schwenken der Flugbahn). 

Beim indirekten Richten der Höhe nach dient der Libellenquadrant, ein 
mit einer Wasserwaage (der Libelle) arbeitender Winkelmesser, als 
ßezugsebene. Der Geländewinkel muß mit Hilfe der Zieleinrichtung 
ausgeschaltet werden. 

Zum Einnehmen der Seitenrichtung werden die Rohre oder Abschuß- 
gestelle entweder in ihren Lafetten (Oberlafetten und Spreizlafetten) 
auf das Ziel gerichtet oder sie werden mitsamt ihren Lafetten 
(Drehring-, Drehscheiben- und Pivotlafetten) gerichtet (geschwenkt). 
Beim direkten Seitenrichten kann das Ziel unmittelbar angerichtet 
werden. Beim indirekten Richten sind trigonometrische Umrechnungen 
unter Zuhilfenahme einer sowohl zum Geschütz als auch zum Ziel 
günstiger gelegenen Meßstelle, des Richtpunktes, erforderlich. Bei der 
Feld- und Panzerartillerie sind diese Verfahren als Gleichlaufverfahren, 
Nadelverfahren (nach der Nordnadel oder der Bussole) und Richtpunkt- 
verfahren bekannt. 



6.2. Die Zieleinrichtungen 

Das Einstellen der gemessenen und aus den Schußtafeln entnommenen 
Werte und ihr Umwandeln in Geschützwerte zu dem Zweck, der 
Ziellinie ihre für das Treffen richtige Lage zum Geschützrohr zu 
erteilen, erfolgt an Zielwerken oder mittels solcher. 

Man unterscheidet zwischen Zielwerken mit von der Auf satzstellung 
und/oder von der Einstellung der Seitenverschiebung abhängiger Ziel- 
linie und Ziel werken mit unabhängiger Ziellinie. 

Die Zeigerzieleinrichtung (FH 105 mm L) (Bild 600) ist eine von der 
Rohrstellung unabhängige Zieleinrichtung. Alle Einstellungen an der 
ZZE für den Aufsatzwinkel beeinflussen nur die Stellung des Aufsatz- 
zeigers. Der eingestellte Aufsatzwinkel wird mit der Höhenvorrichtung 
über ein Parallelogrammgestänge auf den Rohrzeiger übertragen. Rohr- 
erhöhung und Aufsatzwinkel sind gleich, wenn sich die Indizes der 
beiden Zeiger decken. Ein durch Verkantung bedingter Seitenricht- 
fehler wird automatisch korrigiert. 



212 



Bild 600. 



Zeigerzieleinrichtung FH 105 mm L. 



Je nachdem, ob der Zapfen der Seitenverschiebungseinrichtung senk- 
recht bleibt oder mit dem Zielwerk mitschwingt, spricht man entweder 
vom waagerechten oder vom schwingenden Seitenverschiebungsf\ch\- 
kreis oder Seitenvor ha Iter i cht kreis; der schwingende Richtkreis wird 
auch Richtkreis in der Seitenvorhaltebene genannt. 1 ) Versieht man sol- 
che Zieleinrichtungen mit einem Umrechner, einem sogenannten Seiten- 
vorhalxewandler, so kann man die Seitenverschiebung je nach Komman- 
do im waagerechten Seitenverschiebungsrichtkreis oder in der Seiten- 
vorhaltebene einstellen. 



1) Siehe 6.2.1, Schwingender und waagerechter Seitenvorhaltericht- 
kreis. 



213 



6.2.1. Schwingender und waagerechter Seitenvorhalte- 
richtkreis 



Schwingender Seiren*rhaUerichtkn*is 




waagerechte SmfenvarhaltwnchtUrws 



Bild 601. Schwingender und waagerechter Seitenvorhalterichtkreis, 
dargestellt an der Einheitskugel. 



Im Bild 601 stellt der Halbkreis ABC die (senkrechte) Rohrerhöhungs- 
ebene dar; der Halbkreis DEF ist der (halbe) schiefgestellte (schwingen- 
de) Richtkreis, auf dem die durch einen Pfeil dargestellte Ziellinie um 
den Winkel ß (den scheinbaren Seitenvorhalt) geschwenkt ist. Zeigt die 
ausgeschwenkte Ziellinie auf das Ziel, so ist ß x der dazugehörige 
,, wahre" Seitenvorhatt des Rohres; die Ziellinie schließt mit der 
Waagerechten (dem waagerechten Richtkreis) den Zielhöhenwinkel 7, 
ein, während der (schwingende) Richtkreis selbst die Erhöhung 7 hat. 
Um dem Rohr die verlangte Höhe und Seite zu geben, muß also die 
Ziellinie auf dem schwingenden Richtkreis gegenüber der verlangten, 
wahren Seitenabweichung um den Winkel (j3,— 0) weniger ausge- 
schwenkt sein, und der Aufsatzwinkel muß gegenüber dem schußtafel- 
mäßigen Wert um das Maß (7—7, ) vermindert werden. 



214 



Mit den vorgenannten Größen 

ß = Seitenvorhalt der Ziellinie in der Fernrohrerhöhungsebene 
DEF, also im schwingenden Richtkreis, 

= dazugehöriger (wahrer) Seitenvorhalt im waagerechten 
Seitenvorhalterichtkreis, 

7 = Erhöhung des schwingenden Richtkreises und 

7, = Zielhöhenwinkel 

bestehen folgende Beziehungen, die zur Berechnung jeder dieser Größen 
aus zwei anderen dienen können: 

sin ß t cos 7, cos 0, tan 7 _ 1 . 

sin ß ' tan ' 

tan /3 t cos 7 cos ß sin 7 

tan ß ' ' sin 7, 

Den Winkel p =(7—7,) nennt man den Berichtigungsregler. 



6.2.2. Die Schildzapfenverkantung und die dabei entste- 
henden Richtfehler 

Ist die Grundlage eines Zielwerks nicht genau waagerecht, so entstehen 
Richtfehler der Seite und Höhe nach, die erheblich sein können. Die 
Voraussetzung, daß die Grundlage eines Geschützes stets waagerecht ist, 
trifft nur bei fest eingebauten Geschützen zu, z.B. bei Küstengeschüt- 
zen. Bei Feldgeschützen kann man u.U. mehr oder weniger genau eine 
waagerechte Grundlage schaffen. Bei Bordgeschützen muß im allge- 
meinen damit gerechnet werden, daß das Geschütz die Schwankungen 
der Unterlage mitmacht; das gilt insbesondere für Schiffsgeschütze und 
Geschütze auf Fahrzeugen (Panzergeschütze). 

Steht ein Geschütz dadurch schief, daß sich seine Unterlage um eine 
parallel zur Schildzapfenachse laufende Achse geneigt hat, so kann 
dieser „ Längsauskippung", bei Landgeschützen „Hang", bei Schiffsge- 
schützen „Kippwinkel" genannt, ohne weiteres dadurch begegnet 
werden, daß man das Zielfernrohr durch Bedienen der Höhenricht- 
maschine wieder auf das Ziel bringt und auf dem Ziel hält. 

Während durch das Längsauskippen also nur ein Fehler in der 
Rohrerhöhung eintritt, wird dagegen bei allen anderen Schiefstellungen 
auch die Seitenrichtung des Geschützrohres geändert, und zwar ist bei 
einem rein ,, querausgekippten" Geschütz, das um eine in der senkrech- 
ten Rohrerhöhungsebene oder parallel dazu liegende waagerechte Achse 



215 



verkantet ist 1 ), der Fehler der Seitenrichtung bedeutend größer als der 
Fehler der Höhe. 



Ohne hier auf die sphärisch-trigonometrische Beweisführung näher 
einzugehen [1 ], seien nachstehend die mathematischen Beziehungen zur 
Ermittlung der durch die Verkantung hervorgerufenen Richtfehler 
angegeben. 

Hat ein Geschützrohr die Erhöhung a und wird es mit seiner Unterlage 
um eine in der Schußrichtung liegende waagerechte Achse um den 
Winkel <p verkantet (querausge kippt), so wird die Seitenrichtung um den 
Winkel 0 f geändert, der sich errechnet aus 



tan 0 f = tan et sin 



A 
9Cr 



BCT 
KT 

eor 
so- 
<*cr 
3<r 
xr 

10' 











I 








■■ i 


























































-+- 


































1 


































/// ! 






























1 


7, | 




























1 




































n 






























/ 


// / 




























/ 


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I — 












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A 




1/ 
























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AI 1 






















s 


y 




7 


/ / 












- 


















1 


























1 



w ?(r jö' ^ w «?• 7^7 ar «r« 



Bild 602. Seiten fehler bei Querauskippung. 



1 ) Diese Auskippung heißt „Schildzapfenverkantung", bei Feldge 
schützen auch „schiefer Radstand"; der Winkel wird als „Kantwin- 
kel" bezeichnet. 



216 



Durch die Verkantung nimmt gleichzeitig die Erhöhung des Rohres auf 
einen Winkel a t ab, der gegeben ist durch 



sin Q!j = sin a cos <p. 

Der Höhenrichtfehler ( Verkantungs- oder Krängungsfehler für die 
Höhe) ist also 



Off 



In den Bildern 602 bis 604 sind die Seitenfehler ß f und die Höhenfehler 
Q!f in Abhängigkeit von der Rohrerhöhung a für verschiedene Kant- 
winkel Kp aufgetragen, wobei zu beachten ist, daß die Maßstäbe für 0 f 
und ckf verschieden sind. 

Der weitaus größte Fehler kommt in die Seitenrichtung; der schnellen 
Ermittlung dieses Fehlers wird deshalb von jeher große Bedeutung 
beigemessen. Als Faustformel gilt die bequeme Regel, daß bei 45° 



20' 



10* 




IM 



f.15 - 



Bild 603. Vergrößerter Ausschnitt aus Bild 602. 



217 



Ott 

20' 
18T 

ie 
w 

1? 

KT 
8T 
6* 

? 
0' 



I 

i 




































































1 




































/ 




































1 


































7 




































































/ 
































/ 
























I 




/ 
































1 


| 




























i 




/ 


1 


























/ 




/ 




























/ 




i 




/ 


























r 




/ 
































y 


Z 




/ 
































/ 


I 


























y 








/ 






























/ 






Ii 

l 








-1 























o- 10- 20' xr «r sor ecr 

Bild 604. Höhen fehler bei Querauskippung. 



70' 80- 9C « 



Rohrerhöhung der Seitenrichtungsfehler ungefähr gleich der Verkan- 
tung ist. 



Um die Verkantungsfehler zu eliminieren, d.h. das durch die Verkan- 
tung (Querauskippung) fehlgerichtete Rohr wieder in seine richtige 
Lage zu bringen, müssen die Fehler in der Höhen- und Seitenrichtung, 
die sich auf ein waagerechtes, nicht mitausgekipptes Koordinatensystem 
beziehen, durch Richten des Rohres um die mitausgekippte Schild- 
zapfenachse und die ebenfalls mitausgekippte Schwenkachse ausgeschal- 
tet werden. 



218 



6.2.3. Das Horizontieren 



Um die im vorigen Abschnitt (6.2.2") behandelten Richtfehler durch 
Verkantung (Querauskippung) auszuschalten, muß dafür gesorgt wer- 
den, daß die Bezugsebene für die Zieleinrichtung waagerecht liegt. Dazu 
muß entweder das ganze Geschütz ,,in die Waage gelegt", d.h. 
horizontiert werden, oder es wird nur die Zieleinrichtung horizontiert. 



Im erstgenannten Fall, den man direktes Horizontieren" nennt, müßte 
man für eine stets waagerechte Geschützunterlage (mit senkrechtem 
Schwenkzapfen oder, was dasselbe bedeutet, mit waagerechtem Richt- 
kreis) sorgen, indem man diese entweder waagerecht planiert oder aber 
das Geschütz kardanisch aufhängt. Das eine ist in der Praxis nicht 
immer ohne weiteres möglich, das andere ist nur mit großen, aufwendi- 
gen Mitteln zu erreichen. Man wählt daher meist die Alternative, nur die 
Zieleinrichtung zu horizontieren und dann das Geschütz nach der 
Vorgabe des Visiers der Seite und der Höhe nach laufend nachzurich- 
ten. Dieses Verfahren wird als ,, indirektes Horizontieren" bezeichnet. 



Ist dagegen die Geschützunterlage ständigen Schwankungen unterwor- 
fen, wie es auf Schiffen fast immer und bei Fahrzeugen während des 
Fahrens der Fall ist, verwendet man Stabilisierungseinrichtungen, wie 
sie im Abschnitt 6.4 besonders behandelt werden. 



Eine weitere Möglichkeit, Querauskippungen auszugleichen, stellt das 
dreiachsige Geschütz dar, wie es schematisch im Bild 885 (Kap. 8, 
Geschütze) dargestellt ist. Es hat neben der Schwenkachse und der 
Schildzapfenachse noch eine dritte Achse, die Einkippachse, die die 
Schildzapfenachse senkrecht kreuzt. Durch gleichzeitiges Arbeiten mit 
der Einkippachse und der Schildzapfenachse können alle Auskippun- 
gen, auch die zwischen der Längs- und der Querauskippung liegenden, 
beseitigt werden. 



Das dreiachsige Geschütz nach Bild 885 beruht auf dem Rheinmetall- 
Patent 329 461 vom Jahre 1918. Nach diesem Prinzip sind zahlreiche 
Fla-Geschütze von 20 mm bis 105 mm Kaliber, meist in Doppellafetten, 
für alle größeren Einheiten der ehemaligen Kriegsmarine gebaut worden. 
Die 3,7-cm-Doppelflak (Bild 831, Kap. 8, Geschütze) besaß zum 
Ausgleich der Schiffsschwankungen eine selbsttätige Kreiselemkantung; 
die 8,8-cm- und die 1 0,5-cm-Doppelf lak (Bild 605) hatten Fernsteue- 
rung für den Höhen- und den Kantwinkel. 



219 




Bild 605. Ehemalige dreiachsige 10,5 cm S.K.C/33 in 10,5 cm 
Dopp. L.C/31. 



6.2.4. Die „toten Räume" und die Grenzen der Flug- 
abwehr 

Die an die Ziel- und Richtmittel zu stellenden Forderungen nach aus- 
reichend großen Richtgeschwindigkeiten zum Verfolgen beweglicher 
Ziele hängen im wesentlichen von zwei Faktoren ab, nämlich der Größe 
der Zielgeschwindigkeit und der jeweiligen Zielentfernung: Je größer 
die Zielgeschwindigkeit und je kleiner die Zielentfernung, desto höher 
müssen die Richtgeschwindigkeiten und -beschleunigungen sein. 

Bei sehr schnellen Flugzielen in geringer Entfernung kann es vorkom- 
men, daß die von der Antriebsleistung her möglichen Richtgeschwin- 
digkeiten und Richtbeschleunigungen nicht mehr zur erfolgreichen 
Zielbekämpfung ausreichen. Es entsteht um den Standort des Ge- 
schützes ein „toter Raum", innerhalb dessen es wegen Überschreitung 
der maximalen Richtgeschwindigkeiten für eine wirksame Kampfhand- 
lung ausfällt. 

Alle Zielpunkte, bei denen die mögliche Richtgeschwindigkeit gerade 
gleich der erforderlichen ist, d.h. bei denen die größtmögliche Richt- 
geschwindigkeit des Geschützes mit der erforderlichen Winkelgeschwin- 
digkeit der Ziellinie übereinstimmt, bilden die Umhüllung dieses toten 
Raumes. 



220 



Im folgenden sind einmal die Werte gleicher Richtgeschwindigkeiten 
einer bestimmten Waffe mit bekannter v Q und für bestimmte Zieldaten 
(Zielhöhe, Zielentfernung und Zielgeschwindigkeit) sowie bei verschie- 
denen Anflugrichtungen (Kursstrahlen) in der Zeichenebene (die der 
Kartenebene entspricht) aufgetragen und durch Kurven (Isotachen) 
untereinander verbunden. Es ist dabei vorausgesetzt, daß das Flugzeug 
in drei Kilometer Entfernung von der Flak gesichtet wird und daß es 
vom Augenblick der Sichtung an noch zwei Sekunden bis zur 
Feuerbereitschaft dauert. 

In Bild 606 wird die Seitenrichtgeschwindigkeit betrachtet. Auf den 
Kursstrahlen der verschiedenen Anflugrichtungen sind diejenigen Orte 
des Flugzeuges festgelegt und durch Isotachen miteinander verbunden, 
in denen die Seitenrichtgeschwindigkeit der Geschützachse konstante 
Werte hat. Die Darstellung gilt für eine 20-mm-Waffe mit einer v Q von 
1060 m/s und für einen Tiefflieger, der 100 m über dem Mündungs- 
horizont verschiedene geradlinige Kurse mit einer Geschwindigkeit von 
250 m/s fliegt. 

Diejenigen Isotachen, die den Wert der vom Geschütz abhängigen mög- 
lichen maximalen Seitenrichtgeschwindigkeit bezeichnen, begrenzen 
den jeweiligen toten Raum in der Kartenebene. 

In Richtung des abgehenden Ziels werden die Isotachen von einer 
Grenzkurve umschlossen, die — unabhängig von einer noch so großen 
Seitenrichtgeschwindigkeit — die weiter entfernt liegenden Zielpunkte 
(Flugzeugpositionen) ausschließt, weil die Geschosse das Ziel infolge 
ihrer abgesunkenen Geschoßgeschwindigkeit nicht mehr erreichen. 




Bild 606. Isotachen der Seitenrichtgeschwindigkeit. 



221 




Bild 607. Isotachen der Höhenrichtgeschwindigkeit. 

Für dieselbe Waffe und dieselben Flugzeugdaten sind in Bild 607 in 
gleicher Weise die Isotachen der Höhenrichtgeschwindigkeit dargestellt. 



6.3. Die Mittel zum Zielen und Richten 

Im folgenden sollen als Mittel zum Zielen und Richten 

optische und mechanische Instrumente, Geräte und Visiere, 
Feuerleit- und Kommandogeräte und 

moderne Verfahren wie Radar-, Fernseh-, Nachtsicht-, Wärmebild- 
und Lasertechnik 
behandelt werden. 

Dabei wird berücksichtigt, daß sich wegen der unterschiedlichen 
Aufgabenstellung bei der Fliegerabwehr und der Artillerie — insbeson- 
dere für die klassischen Verfahren - die Geräte in verschiedenen 
Richtungen entwickelt haben. 

6.3.1 . Optische und mechanische Instrumente und Geräte; 
Visiere für die Feld- und Panzerartillerie 

6.3.1.1 . Die optischen Mittel der Aufklärung 

Die optische Aufklärung bedient sich in der Hauptsache der Fernrohr- 
Optik mit ihren Beobachtungsfernrohren, Zielfernrohren, Rundblick- 
fernrohren und Entfernungsmessern. 



222 



Diese Verfahren sind als „passiv" zu bezeichnen, denn sie arbeiten unter 
Ausnutzung des von den Zielobjekten reflektierten Lichtes; d.h., der 
Beobachter kann vom Gegner nicht aufgrund einer verwendeten 
Lichtquelle ausgemacht werden. 

Die optischen Geräte haben ferner den Vorteil der Bildgüte und eines 
guten Auflösungsvermögens, der von keinem anderen Erfassungsmittel 
übertroffen wird. 

Von den in der Bundeswehr eingeführten Optiken werden in der Tabelle 
602 die wesentlichen Daten einiger charakteristischer Fernrohre ge- 
nannt. 



Tabelle 602. Zusammenstellung der optischen Daten einiger charakte- 
ristischer Fernrohre [2] . 













Gesichtsfeld 


Gerät 




Austritts- 


Geometri- 


Dämme- 


objekt- 


bildseitig 




pupille 


sche Licht- 


rungs2ahl 


seitig 








AP 


stärke 


V VÄP~ 


(wahr) 


(scheinbar) 








(AP) 1 






Doppelfernrohr 


6 x 30 


5 mm 


25 


13,4 


8,4° 


50,4° 


□ oppelfernrohr 


8 x 30 


3,75 mm 


14 


15,5 


8,4° 


67.2° 


□ oppelf ernrohr 


7 x 50 


7,1 mm 


50 


18,7 


7.3° 


51,1° 


□ oppelfernrohr 


10 x 50 


5 mm 


25 


22,4 


6,9° 


69 ° 


Rundblickfernrohr 


6 x 30 


5 mm 


25 


13.4 


10 ° 


60 ° 


Pankratischas 














Fernrohr 


3 


7 


49 


8 


17 




kontinuierlich ver- 




bis 


b.t 


bi« 


b.» 




änderlich bis 


15 


3,5 mm 


12 


28 


3.4° 


51 ° 


Entfernungsmesser 














(Basis 1.72 m) 


16 x 50 


3,1 mm 


9,6 


28,3 


2.5° 


40 ° 



Entfernungsmesser (Em) bestehen aus zwei Fernrohren, deren Objekti- 
ve in einem gewissen Abstand — der Basis — in einem horizontalen Rohr 
eingebaut sind. Bei dem Mischbild-, Kehrbild- oder Schnittbild-Em 
erfolgt die Beobachtung durch ein gemeinsames Okular, bei dem 
stereoskopischen oder Raumbild-Em durch ein Doppelokular. Die Basis 
bildet mit dem Ziel einen spitzen Winkel, mit Hilfe dessen die 
Entfernung ermittelt werden kann. Die Genauigkeit der Entfernungs- 
messung hängt von der Größe des Winkels ab, also von der Größe der 
Basis, der Vergrößerung und der Entfernung, wobei die Entfernung den 
Meßfehler quadratisch vergrößert. Im Kampf panzer Leopard wird ein 
Entfernungsmesser verwendet, der von Raumbild- auf Misch- 
bildmessung umschaltbar ist. 



6.3.1.2. Die mechanischen Richtmittel 

Die mit den angeführten optischen Geräten ermittelten Werte (Richtung 
und Entfernung) werden in der zweiten Phase des Zielens und Richtens 
auf die Richtmittel übertragen. Dies kann mechanisch oder elektrisch 
geschehen. 



223 



Die mechanischen Richtmittel, die früher, d.h. vor Einführung der 
Elektronik ausschließlich zur Ermittlung der Vorhaltwerte dienten, 
werden heute bei einfachen Geräten wie Feldgeschützen, Grrnat- und 
Minenwerfern benutzt, wenn der Aufwand der Elektronik sicii nicht 
lohnt; bei Ausfall der Elektrik dienen sie als Noteinrichtung. 

Mechanische Richtmittel sind: 

der Aufsatz zum Einstellen des Erhöhungswinkels, 

der Richtaufsatz als Zusammenfassung von Aufsatz und Rundblick- 
fernrohr (ein besonderes Gerät dieser Art ist die Einheits-Zeiger-Ziel- 
Einrichtung (EZZE) der Feldhaubitzen), 

der Seitenwinkelmesser zur Übertragung des Seitenwinkels beim indi- 
rekten Richten der Panzerkanonen, 

der Libellenquadrant, der im allgemeinen zum Justieren von Optik und 
Aufsatz dient; im Notfall kann er auch zum Richten des Rohres der 
Höhe nach verwendet werden. 

Einzelheiten hierzu sind in den Leitfäden für den Dienstunterricht der 
Artillerie oder in Waffenfibeln nachzulesen. 



6.3.2. Feuerleitgeräte für die Feld- und Panzerartillerie 

Die unter 6.3.1 genannten Ziel- und Richtmittel sollen den Richt- 
schützen in die Lage versetzen, die Richtung des Geschützrohres genau 
festzulegen. Die dazu nötigen Werte (Korrekturwerte) für Entfernung, 
Geländewinkel, Munitionsart und Ladung sowie die BWE (besondere 
und Witterungseinflüsse) kann er gegebenenfalls, so bei leichten Waffen 
und ausnahmsweise auch bei Feldgeschützen, selbst ermitteln und am 
Visier einstellen. Meist aber werden diese Schießunterlagen an zentralen 
Stellen, den Kommando- oder Feuerleitstellen, ermittelt, gesammelt, zu 
Kommandos geformt und an die einzelnen Waffen mit entsprechendem 
Feuerbefehl gegeben. Hierzu bedient man sich der Feuerleitgeräte. 

Die Feuerleitgeräte sollen neben den vorstehend genannten Aufgaben 
aus den eingegebenen einzelnen Faktoren genaue Schießunterlagen 
liefern, die das Einschießen auf das geringste Maß abkürzen bzw. für 
Feuerschläge gänzlich überflüssig machen. 

Ein solches Feuerleitgerät für die Feldartillerie ist z.B. das XAMAX- 
Gerät 1 ),ein verhältnismäßig schnell arbeitendes mechanisches Feuer- 
leitgerät, das auf einem Plantischchen die Gefechtssituation für bis zu 
sechs Geschütze nachbildet. 



1) Hersteller; XAMAX AG, Zürich. 



224 



6.3.3. 



Visiere und Feuerleitgeräte der Fla- Rohrwaffen 



Aufgabe der für die Flugabwehr bestimmten Rohrwaffen ist die 
wirksame Bekämpfung von Flugzielen, vornehmlich von Tief- und 
Tiefstfliegern mit Geschwindigkeiten bis zu 1 Mach. 

Zur Erzielung hoher Feuerdichten werden automatische Waffen kleiner 
bis mittlerer Kaliber (20 bis 40 mm) mit möglichst hoher Kadenz (je 
Rohr 1000 Schuß/min bei 20-mm-Waffen bis 200 Schuß/min bei 
40-mm-Waffen ) verwendet. 

Die taktische Reichweite ist kaliberabhängig und liegt im Bereich 
zwischen 2000 und 4000 m. 

Die Flugziele sollen bis in die Nähe des Wechselpunktes bekämpft 
werden. Die Zeiten für die Bekämpfung liegen in der Größenordnung 
von 5 bis 10 s. 

Die Ziel- und Richteinrichtungen der Fla-Rohrwaffen müssen den 
vorgenannten taktischen Einsatzbedingungen Rechnung tragen. Um die 
zur Verfügung stehende kurze Bekämpfungszeit voll ausnutzen zu 
können, soll im Visier der Vorhalt nach Größe und Richtung dargestellt 
werden, noch bevor das Flugziel in den Abwehrbereich eintritt. 



6.3.3.1. Fla-Visiere 

Eines der bekanntesten Visiere für das direkte Richten einer Fla-Waffe 
ist das Kreiskornvisier (Bild 608). Es besteht aus einer Lochkimme und 
einem sog. Kreiskorn, dessen Strahlen (Radien) einen Anhalt für die 
scheinbare Flugrichtung geben; die konzentrischen Kreise entsprechen 
verschiedenen Zielgeschwindigkeiten. Der Abstand zwischen einem 
Geschwindigkeitspunkt (Abschußpunkt) auf einem dieser Kreise und 
dem Mittelpunkt (dem Treffpunkt) ergibt die Vorhaltestrecke. Wenn 
das Kreiskornvisier nur als Fla-Visier — wie bei der 20-mm-Waffe des 
Schützenpanzers — verwendet wird, genügt ein Ausschnitt entsprechend 
dem Bild 609. ^ s5 ^ a S. 



Bild 608. 



Kreiskornvisier. 



V 




225 



Bild 609. Ausschließlich als Fla- Visier dienendes Kreiskornvisier. 

Das Ellipsenvisier (Bild 610) unterscheidet sich vom Kreiskornvisier 
durch eine andere Darstellung der Treffbildebene; während diese beim 
Kreiskornvisier senkrecht zur Visierlinie steht, stellt sie beim Ellipsen- 
visier eine Projektion des Treffbildes in die (Horizontal ) Ebene des 
fliegenden Zieles dar. Auch hier geben die „Einlaufstrahlen" dem 
Richtkanonier einen Anhalt für die scheinbare Flugrichtung; die 
Abstände zwischen dem Schnittpunkt eines Strahles mit einer Ge- 
schwindigkeitsellipse (Abschußpunkte) und dem Strichplattenmittel- 
punkt (Treffpunkt) bedeuten die Vorhaltestrecke. 



Bild 610. Strichplatte des Ellipsenvisiers. 

Das Delta- Visier 1 ) (Bild 611) ist ein Reflexvisier. Zur Erfassung der 
scheinbaren Flugrichtung erscheinen im Gesichtsfeld Polstrahlen. Die 
Vorhaltekurven — für verschiedene Geschwindigkeiten ausgelegt — 
werden automatisch von der Höhenbewegung gesteuert. 



1 )Konstruktion der Delta-Visier GmbH, Ottobrunn, nach Prof. Dr.-Ing. 
A. Kuhlenkamp. 




226 



Bild 611. 



Delta-Visier (Delta-Visier GmbH, Ottobrunn). 




Diese Visiere sind grundsätzlich nur für bestimmte Zieldaten ausgelegt, 
und der Schütze hat die Aufgabe, das Flugziel über dem Visierpunkt 
anzurichten, der der Geschwindigkeit und Flugrichtung des zu be- 
kämpfenden Zieles entspricht. 

Die Bekämpfung eines Zieles mit diesen Visieren läuft letzten Endes auf 
ein gezieltes Sperreschießefi hinaus, wobei vor das Flugzeug eine 
Feuergarbe gelegt wird, in welche dieses hineinfliegt. 

Als Beispiel für ein Visier, das in Verbindung mit einem Rechner aus 
gemessenen Zieldaten in Verbindung mit geschätzten, einstellbaren 
Zielwerten laufend den Vorhalt ermittelt, sei das Gerät P. 36 bzw. P. 56 
erwähnt (Bild 612). Hier ist eine Kombination von Visier, Rechner, 
Steuerung und hydraulischem Antrieb mechanisch bzw. elektro- 
hydraulisch verwirklicht. Der Schütze ist weitestgehend von der Arbeit 
des Richtens entlastet, ihn obliegt nur noch die Aufgabe, korrigierend 
in den Richtvorgang einzugreifen. 



6.3.3.2. Feuerleitgeräte für die Rohrwaffen -Fla 

Die einfachen Visiere wie Kreiskorn-, Ellipsenvisier u.a. liefern nur 
Anhaltswerte für den Vorhalt. Sie sind als Hilfsvisiere anzusehen, die 
zumeist nur für eine bestimmte Entfernung und gewisse Flugprofile 
ausgelegt sind. Sie können lediglich bei relativ kurzen Entfernungen 
(etwa unter 1000 m) mit Aussicht auf Erfolg eingesetzt werden. 

Das gleiche gilt auch im wesentlichen für Einstellvisiere, bei denen vom 
Schützen geschätzte Zieldaten eingegeben werden. Zwar kann bei 
geeigneter Auslegung des Visiers der Kampfbereich erweitert werden, es 
wird aber im allgemeinen nicht die wirksame Reichweite der Waffen- 
anlage ausgenutzt. 

Der Kampf auf großen Entfernungen erfordert den Einsatz von Ziel- 
und Richtmitteln, die aufgrund von vermessenen Zieldaten den Vorhalt 
berechnen. 

Die großen Erfolge der schweren Rohrwaffen-Fla, etwa des Kalibers 
8,8 cm, die vor dem Auftreten der Lenkwaffen das Rückgrat der 
Flugabwehr in großen Höhen bildeten, ist auf den Einsatz der 
hochentwickelten Flak-Kommandogeräte zurückzuführen. 

Für die deutsche Kriegsmarine war Rheinmetall schon in den 20er 
Jahren an der Entwicklung von Feuerleitgeräten für die damals im Bau 
befindlichen Kreuzer der K-Klasse (Köln, Königsberg usw.) beteiligt, 
mit denen dann erstmals die 1 5-cm-Drillingstürme dieser Schiffe und 
die 8,8-cm-Doppelf lak weiterer Einheiten gerichtet wurden. Aus ihnen 
sind dann die Flakleitstände aller größeren Einheiten der damaligen 
Kriegsmarine entstanden, die wiederum die Vorläufer der im Kriege in 



228 



großer Zahl eingesetzt gewesenen Flak- Kommandogeräte der ehemali- 
gen Luftwaffe waren [3]. 

An ein modernes Feuerleitsystem für die Rohrwaffen-Flugabwehr 
werden folgende Anforderungen gestellt: 

Zielerkennung, 
Identifizierung, 

Zielauffassung und -Verfolgung, 

Berechnung des Vorhalts, 

Übertragung der Richtwerte auf die Waffe, 

Feuerbefehl, 

Treffermeldung. 

Das Feuerleitgerät „Super-Fledermaus" (Bild 613) ist die Weiter- 
entwicklung einer bereits in den ersten Jahren nachdem letzten Kriege 
begonnenen Entwicklung eines Flak-Kommandogerätes. Mit seinen auf 
einem zweiachsigen Transportwagen aufgebauten Teilgeräten, nämlich 
dem Richtgerät, dem Such- und Feuerleitradar, dem elektronischen 
Rechengerät sowie dem v D - Meßgerät, dient es sowohl zur Radar- 
überwachung von Luftraumabschnitten und der optischen oder Radar- 
verfolgung des Ziels als auch der automatischen und laufenden 
Berechnung der genauen Treff punktelemente. Sein Einsatz erfolgt u.a. 
an den Fla-Waffen 30 mm HS 831, 35 mm Oerlikon und 40 mm L/70 
Bofors. Näheres über das Gerät ist bei [4] nachzulesen. 




Bild 613. Feuerleitgerät „Super-Fledermaus" (Contraves AG, 
Zürich). 



229 



In dem mit automatischen Rohrwaffen ausgerüsteten Fla-Panzer steht 
den Heeresverbänden ein mobiles Tieffliegerabwehrsystem zur Ver- 
fügung. Die Forderungen an das Waffen- und Feuerleitsystem werden 
durch die taktischen Einsatzbedingungen gegeben. 

Die wesentlichen Aufgaben, die ein Feuerleitsystem zu erfüllen hat, 
sind: 

eine Erfassung und Darstellung der Luftlage, die eine schnelle 
Bedrohungsabschätzung und Zielanweisung ermöglicht, 

automatische Zielverfolgung und Feuerleitung, 

Allwetterfähigkeit. 

Der von Rheinmetall in Zusammenarbeit mit den Firmen AEG- 
Telefunken, Krauss-Maffei, Porsche und Siemens entwickelte Fla-Panzer 
„Matador" ist mit folgenden Geräten ausgerüstet (Bilder 614 und 615): 

einem Rundsuchradar in Pulsdopplertechnik, das die Luftlage auf 
einem PPI-Schirm darstellt; 

einem Feuerleitradar in Pulsdopplertechnik, das zusammen mit einem 
Digitalrechner eine hohe Verfolgungsgenauigkeit sowie eine genaue 
Vorhalterechnung gewährleistet; 

Panorama-Richtfernrohren, mit denen über einen Analogrechner 
Verfolgung und Vorhalterechnung in Verbindung mit Handsteuerung 
als redundantem System das Richten der Waffen aufgenommen werden 
kann. 




Bild 614. Fla-Panzer „Matador". 



230 




Bild 615. Fla-Panzer „ Matador", Schnittbild. 

1 Rundsuchradar (Siemens), 2 Feuerleitradar (AEG- 
Telefunken), 3 Hauptrechner ( A EG Telef u nken ), 4 Zweit- 
rechner (Rheinmetall), 5 Rundsuchoptik (Rheinmetall), 
6 Bedienleld, 7 Waffenanlage (Rheinmetall), 8 Munitions- 
kästen, 9 Turm mit Luken (Rheinmetall), 1 0 F ah rgestell 
(Porsche/K rauss Maf fei ). 



6.3.4. Moderne Techniken für das Beobachten und Zielen 

Über die modernen Techniken, die in zunehmendem Maße in der Wehr- 
technik Eingang gefunden haben, wie Radar, Fernsehen, Nachtsicht-, 
Wärmebild- und Lasertechnik, kann in diesem Rahmen nur einiges 
Grundsätzliche gesagt werden. Für Einzelheiten sei auf die Fachlitera- 
tur verwiesen. 



6.3.4.1. Die Radartechnik 

Ein wichtiges Mittel der Aufklärung ist die Radar- oder Funkmeß- 
technik, meist kurz Radar (Radio Detecting and Ranging) genannt. Sie 
dient zur Erfassung, Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung von 
Objekten aller Art und wird dementsprechend hauptsächlich in der 
Schiffs- und Flugnavigation, in der Verkehrsüberwachung zu Lande, zu 
Wasser und in der Luft sowie in der Meteorologie angewandt. Auf 
militärischem Gebiet wird das Radar zur Zielsuche und Zielverfolgung, 
zur Steuerung von Flugzeugen und Lenkwaffen sowie von elektroni- 
schen Geschoß- und Raketenzündern benützt [5]. 

Radarwellen werden meist in Form kurzer Impulse ausgesendet. Aus 
der Laufzeit der reflektierten Impulse wird die Entfernung des Ziels 



231 



ermittelt. Eine scharfe Energiebündelung ermöglicht darüber hinaus eine 
genaue Richtungsbestimmung. Im Empfänger werden die von einer 
Antenne aufgenommenen, meist sehr schwachen Echosignale so ver- 
stärkt, daß sie im Anzeigegerät ausgewertet und dargestellt werden 
können. 

Für die Darstellung der gewonnenen Daten auf dem Bildschirm einer 
Braunschen Röhre sind je nach dem Verwendungszweck eine Reihe von 
verschiedenen Verfahren gebräuchlich. Eine vielgebrauchte Anzeige- 
form ist die Rundsicht- oder PPI-Darstellung, die ein Kartenbild der 
Umgebung ergibt. 

Außer den reinen Impulsradarsystemen, die eine Entfernungsselektion 
ermöglichen, gibt es noch weitere Systeme, so das Pulsdopplerradar, das 
vor allem im militärischen Bereich verwandt wird. Bei diesem System 
wird außer der Laufzeit zur Entfernungsbestimmung das Impulsecho 
auch hinsichtlich der Frequenzänderung zur Geschwindigkeitsermitt- 
lung des Objektes nach dem Dopplerschen Prinzip ausgewertet. 

Diese Pulsdopplerradare werden vorzugsweise eingesetzt, wenn nur 
bewegte Ziele selektiert und alle Festzeichen unterdrückt werden sollen. 

Auch die impulsfreien Radarsysteme — auch CW-Geräte (continuous 
wave- oder Dauerstrahl-Geräte) genannt - arbeiten nach dem Doppler- 
schen Prinzip; sie sind besonders zur Geschwindigkeitsmessung geeignet. 

Im Kapitel 14, Ballistische und waffentechnische Meßverfahren, ist im 
Abschnitt 14.3.2 die Radartechnik in ihrer Anwendung für die Ge- 
schoßgeschwindigkeitsmessung ausführlicher und mit weiteren Litera- 
turhinweisen behandelt. 



6.3.4.2. Die Fernsehtechnik 

Die Verwendung von Okulargeräten im Panzer zur Aufklärung, Beob- 
achtung und Zielvermessung ist während der Fahrt durch das Gelände 
meist schwierig. Daher gewinnt der Einsatz von Tagesfernsehanlagen, 
bei denen die Szene auf einem Monitor beobachtet werden kann, zu- 
nehmend an Bedeutung. 

Den Vorteilen solcher Anlagen, nämlich beidäugige Beobachtungen des 
Monitors ohne Augenanlage und mehr oder weniger große Freiheit in 
der Installation von Kamera und Monitor, stehen allerdings einige Nach- 
teile gegenüber, und zwar eine durch die begrenzte Zeilenzahl je Bild 
bedingte begrenzte Auflösung des Bildes und die fehlende Farbinforma- 
tion bei Verwendung von Schwarzweißfernsehern. Der letztgenannte 
Nachteil kann nur durch erhöhten technischen Aufwand mittels Farb- 
fernsehern erkauft werden. 



232 



6.3.4.3. 



Die Nachtsichttechnik (7|, |8], |9| 



Neben dem Einsatz von pyrotechnischen Mitteln (Leuchtsätzen, s. S. 
65) zur Beleuchtung der Szene, wodurch eine Beobachtung mit Tages- 
sichtgeräten ermöglicht wird, kommen folgende zwei Verfahren zur An- 
wendung, nämlich die aktive Infrarottechnik und die passive Bildver 
Stärkung, die entweder direkt oder über Schwachlicht-Fernsehanlagen 
arbeitet. 



6.3.4.3.1. Die aktive Infrarottechnik 

Die Infrarotstrahlung |6|, 12] schließt an den Spektralbereich des sicht- 
baren Lichtes nach längeren Wellen hin an. Sie wird durch einen Schein- 
werfer erzeugt, bei dem durch ein geeignetes Filter die sichtbare Strah- 
lung unterhalb von etwa 900 nm ausgeblendet ist und nur die infraroten 
Strahlen austreten. Das Vorfeld wird also mit einer für das Auge nicht 
wahrnehmbaren IR-Strahlung beleuchtet und das Bild über ein mit einer 
Bildwandlerröhre ausgestattetes Sichtgerät dem Auge des Beobachters 
sichtbar gemacht. 

Die aktive IR-Technik ist von den natürlichen Lichtverhältnissen unab- 
hängig und liefert durch Schattenbildung ein kontrastreiches Bild. Beim 
Einsatz von Hochleistungsscheinwerfern ist auch die Beobachtung ex- 
trem dunkler Szenen möglich. 

Nachteilig ist bei diesem Verfahren allerdings, daß der Standort des ei- 
genen Scheinwerfers vom Gegner mittels seiner Bildwandler leicht aus- 
gemacht werden kann. 

Ein weiterer Nachteil ist die starke Streuung des ausgesandten Lichtes 
beim Durchgang durch die Atmosphäre, insbesondere bei Dunst und 
Nebel, wodurch eine störende Aufhellung des Vorfeldes und eine Redu- 
zierung der Reichweite eintritt. 

Infrarot-Zielgeräte sind bereits gegen Ende des Zweiten Weltkrieges u.a. 
für Handfeuerwaffen angewandt worden. Bild 616 zeigt ein solches Ziel- 
gerät in moderner Ausführung. 

Die aktive IR-Technik hat erheblich an Bedeutung gewonnen durch die 
Anwendung des ,,Gated-Viewing"-Verfahrens Hierbei strahlt ein Im- 
pulsscheinwerfer — etwa ein gepulster GaAs-Laser — als Illuminator mit 
einer Pulsfolgefrequenz von einigen kHz extrem kurze I R-Lichtimpulse 
- Lichtpakete — von etwa 100 bis 200 ns Dauer aus. Das Sichtgerät 
wird nun elektronisch so gesteuert, daß es nur für die Lichtpakete, die 
aus der interessierenden Entfernung zurückkommen, geöffnet, dagegen 
für alle anderen Entfernungen geschlossen ist. Streulicht und uner- 
wünschte Vorfeld- und Hintergrundbeleuchtung werden damit weitest- 
gehend eliminiert. 



233 




Bild 616. IR-Zielgerät für Handfeuerwaffen auf Gewehr G 3 (Eltro, 
Heidelberg). 

Ein Anwendungsgebiet der Infrarotstrahlung ist auch das unsichtbare 
Signalisieren (Blinken). 



6.3.4.3.2. Passive Bildverstärker und Schwachlicht-Fernseh- 
anlagen (LLLTV) 

Beide Systeme nutzen die auch in dunklen Nächten immer noch vor- 
handene Reststrahlung des Nachthimmels aus, indem diese so weit ver- 
stärkt wird, daß dem Beobachter am Okular des Bildverstärkergerätes 
bzw. auf dem Monitor einer LLLTV-Anlage ein hinreichend helles Bild 
vermittelt werden kann. 



Diese Geräte arbeiten passiv, der Benutzer kann vom Gegner nicht aus- 
gemacht werden. 

Da die Nachtbeleuchtung diffus strahlt, fehlt hier die Schlagschatten- 
wirkung, worunter in der Praxis der Zielkontrast leidet. 



Bild 617 zeigt eine passive Nacht-Fernsehzielanlage an einem Kampf- 
panzer. 



234 




6.3.4.4. Die Wärmebildtechnik 



Die von den Objekten einer Szene ausgehende Wärmestrahlung wird 
in der Bildebene von Sensoren aufgefangen, Punkt für Punkt abge- 
tastet und nach Umwandlung in elektrische Signale auf einem Fern- 
sehschirm als Wärmebild wiedergegeben. 

Moderne Wärmebildgeräte besitzen eine so hohe geometrische Auflö- 
sung, daß außer der für die Zielobjekte charakteristischen Tempera- 
turverteilung auch deren Konturen noch darstellbar sind. Bild 618 
zeigt das bei Nacht aus 250 m Entfernung aufgenommene Wärmebild 
eines Kampfpanzers. 




£/7d618. Wärmebild eines Kampfpanzers, bei Nacht aus 250 m 
Entfernung aufgenommen (Eltro, Heidelberg). 



235 



Wärmebildgeräte arbeiten passiv, sind unabhängig von der Beleuchtung 
und somit Tag und Nacht einsetzbar. 



6.3.4.5. Die Lasertechnik 

Die Technik der Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung von 
bewegten Objekten mit einem Laserstrahl ist erst in den Jahren nach 
1965 entwickelt worden, sie hat aber sogleich Anwendung im militä- 
rischen Bereich gefunden. 

Das physikalische Prinzip des Lasers (Light amplif ication by stimulated 
emission of radiation) ist nichts anderes als das der Verstärkung 
elektromagnetischer Wellen im Wellenlängenbereich des Lichtes. Zu 
eingehender Information sei auf die Fachliteratur verwiesen 1 10], 1 1 1 |. 

Die Laser- Meßtechnik bietet für die Lösung militärischer Aufgaben 
folgende Vorteile: 

Handlichkeit der Apparatur; ein Laser-Entfernungsmeßgerät läßt sich 
ohne große Mühe von einem Artilleriebeobachter tragen oder ohne 
Schwierigkeit als Feuerleitgerät auf einem Panzer mitführen. 

Eine Ortung durch den Gegner ist praktisch nicht möglich, da der 
Laserstrahl wegen seiner geringen Divergenz nur im Ziel direkt 
bemerkt bzw. bei zusätzlicher Anwendung eines Infrarot-Lasers nur 
von einem geeigneten Aufnahmegerät registriert werden kann. 

Praktisch sofortiges Meßergebnis; die vollautomatische Auswertung 
ermöglicht die Darstellung des Meßergebnisses in weniger als einer 
Sekunde nach Weitergabe an das Feuerleitsystem. 

Bei dem für militärische Zwecke benutzten Verfahren der Messung der 
Impulslaufzeit wird vom Lasersender ein kurzer, intensiver Lichtimpuls 
(Impulsdauer 1 bis 5-10 -B s, Impulsleistung bis 10 7 W) auf das 
anzumessende Objekt gerichtet und die Zeit t zwischen dem Aussenden 
und dem Empfangen des vom Objekt diffus reflektierten Impulses 
gemessen. Der Abstand L des Objektes von Sender und Empfänger (die 
eine Einheit bilden) ergibt sich aus der Beziehung 

L ! \ ct. 

worin cdie Lichtgeschwindigkeit bedeutet. 

Bei der Bestimmung der Geschwindigkeit eines sich bewegenden 
Objektes wird die Messung im Rahmen der zur Verfügung stehenden 
Zeit in kurzen Zeitabständen mehrmals hintereinander ausgeführt und 
dabei aus den Entfernungs- und Richtungsdifferenzen die Geschwindig- 



236 



keit und die Bahn des Objektes mit einem elektronischen Rechner 
bestimmt. 

Die typische militärische Anwendung der Laser-Entfernungsmeßtechnik 
liegt auf folgenden Gebieten: 

Artilleriefeuerleitung. Die vom Beobachter ermittelten Meßergebnisse 
werden als Ortskoordinaten des Zieles an eine Kommandostelle 
gegeben. 

Panzerfeuerleitung. Das Ziel wird optisch anvisiert und die mit dem 
Laser-Entfernungsmesser (LEM) gemessenen Daten werden an einen 
Rechner weitergegeben, von wo aus das Geschütz über ein elektro- 
mechanisches System auf das Ziel gerichtet wird. 

Flugabwehr. Ein Zielverfolgungsgerät wird mit dem LEM kombiniert, 
aus den laufend gemessenen Daten wird die Bahnkurve des Ziels 
berechnet und an das Richtsystem des Geschützes weitergegeben. 

Flugzeugfeuerleitung. Es gleicht dem System der Flugabwehr, nur 
muß Bahn und Geschwindigkeit des Flugzeuges in die Rechnung 
einbezogen werden. 

6.4. Das Stabilisieren 

Beim Horizontieren (vgl. Abschnitt 6.2.3) wird die zeitweilige Schief- 
lage (Verkantung) eines Geschützes oder seiner Zieleinrichtung durch 
Ausrichten nach dem Horizont ausgeglichen. 

Ist dagegen die Geschützunterlage ständigen Schwankungen unter- 
worfen, wie es bei Schiffen fast immer und bei Fahrzeugen (Panzern) 
während des Fahrens der Fall ist, so sind andere Maßnahmen 
notwendig, um das Geschütz oder die Zieleinrichtung im Raum stabil zu 
halten. Dieses Unabhängigmachen von den Schwankungen nennt man 
Stabilisieren. 



6.4.1 . Das Stabilisieren auf Schiffen 

Zum Stabilisieren von Waffen und Geräten auf Schiffen kennt man 
schon lange Mittel und Wege, um die verhältnismäßig langsamen und 
meist gleichmäßigen Schiffsschwankungen auszugleichen. Der natürliche 
Horizont (die Kimm) oder die Mutterkreiselanlage liefern die Werte 
dazu; Koordinatenwandler besorgen unter Zwischenschaltung von 
Rechenwerken für die Berücksichtigung der verschiedenen Korrektur- 
werte die Umrechnung der Erd- in Schiffskoordinaten und umgekehrt. 

So stand z.B. der Flakleitstand der Kreuzer der K-Klasse (Köln, 
Königsberg usw.) auf eirfer schwingenden Plattformen deren Entwick- 



237 



lung Rheinmetall seinerzeit beteiligt war. Die Stabilisierung erfolgte 
dadurch, daß die Werte für Schlingern, Stampfen und Gieren von der 
Kreiselanlage abgegriffen und mittels elektrischer Antriebe auf die 
Plattform als Rückdrehwerte übertragen wurden. Die kardanisch ge- 
lagerte Plattform wurde dadurch erdfest", und das darauf befindliche 
6-m-Richt- und -Entfernungsmeßgerät konnte (die translatorischen 
Bewegungen des Schiffes nicht gerechnet) wie ein Flakleitgerät auf dem 
Lande richten und die Vorhalte im Erdsystem ermitteln, die dann im 
Rechengerät auf der Plattform direkt verarbeitet wurden. Ein mecha- 
nischer Koordinatenwandler im Drehmittelpunkt des Kardangelenkes 
der Plattform wandelte sodann die zweiachsigen Erdkoordinaten in 
dreiachsige Schiffskoordinaten und gab sie elektrisch an die dreiachsige 
Flak. 

Später wurde nur noch das Rieht- und Entfernungsmeßgerät stabilisiert 
und das Rechnen und die Koordinatenwandlung in schiffsfesten 
Geräten vorgenommen. 



6.4.2. Das Stabilisieren im Panzer 

Bei einer auf Fahrzeugen, insbesondere auf Panzern lafettierten Waffe 
sind die Amplituden und insbesondere die Frequenzen für die Ver- 
kantung, das Nicken und das Gieren wesentlich größer als bei 
Schiffslafetten, so daß hier eine Stabilisierung wesentlich aufwendiger 
ist |12] 

Der im Panzer zur Verfügung stehende Raum und das zulässige Gewicht 
setzen andererseits enge Grenzen. Da aber die Tref fwahrscheinlichkeit 
eines fahrenden nichtstabilisierten Panzers nur sehr kleine Werte 
erreicht, ist die Stabilisierung jedenfalls anzustreben. 

Der wesentliche Vorteil der Stabilisierung besteht zunächst darin, daß 
der Richtschütze das Ziel in der Bewegung aufklären und durch 
Grobrichten erfassen sowie die Zielentfernung messen kann. Die im 
,, Feuerhalt" bis zum ersten Schuß sonst erforderliche Zeit wird verkürzt 
und praktisch nur noch auf ein Feinrichten beschränkt. Selbstver- 
ständlich kann auch in der Bewegung geschossen werden. Durch die 
Verringerung der Haltezeiten des Panzers verringert sich für ihn die 
Wahrscheinlichkeit, getroffen zu werden. Im wesentlichen werden 
zwischen drei verschiedenen Verfahren der Stabilisierung unter- 
schieden: 

Stabilisieren der Zieloptik und Nachführen der Waffe mit Hilfe eines 
entsprechenden Regelantriebs. 

Stabilisieren von Zieloptik und Waffe gemeinsam. 

Zielbezogene Stabilisierung. Optik und Waffe bleiben stets — auch bei 
Relativbewegungen — auf das Ziel gerichtet. Diese Lösung erfordert 



238 



jedoch einen erheblichen technischen Aufwand; sie befindet sich z.Z. 
noch in der Entwicklung. 

Eine zweiachsige Stabilisierungsanlage arbeitet nach folgendem Prinzip: 
Die Winkeländerungen einer Kanone werden in Seite und Höhe durch 
integrierende Kreisel erfaßt. Aus den Kreiselsignalen werden Befehls- 
signale abgeleitet, die den Richtantrieben zugeleitet werden, so daß jede 
eintretende Abweichung sofort korrigiert und die Sollrichtung im Raum 
wiederhergestellt wird. Hierbei wird die selbststabilisierende Wirkung 
der Massenträgheit von Turm und Kanone im größtmöglichen Maße 
ausgenutzt. 

6.5. Übungsgeräte 

Für die Ausbildung der Truppe im ,, Zielen und Richten" werden mit 
Vorteil Übungsgeräte eingesetzt, mit denen einmal Ziele und Gefechts- 
situationen simuliert und zum anderen die waffenseitigen Einrichtungen 
zum Zielen und Richten in ihrer Anordnung und Bedienungscharakte- 
ristik dargestellt werden können. 

Der Aufbau solcher Übungsgeräte sei am Beispiel des Dome-Trainers" 
für die Ausbildung von Fla-Bedienungen erläutert. Diese Anlage besteht 
aus einem sogenannten Schießkino, in das eine entsprechende Richt- 
übungslafette eingebracht wird. 

Dieses „Schießkino" 1 ^ähnelt einem Zeißscheh Planetarium: Im Mittel- 
punkt einer aufblasbaren und unter leichtem Überdruck stehenden 
halbkugelförmigen Zeltkuppel (es gibt zwei Größen von 12 und 17 m 
Grundflächendurchmesser) steht ein Projektor, der Filme von Original- 
flügen an die Kuppelwand projiziert. Ein gelber Punkt zeigt den 
richtigen Vorhalt an, der im Gerät laufend berücksichtigt wird. Um zur 
Gewöhnung der Übenden möglichst naturgetreue Verhältnisse nach- 
zubilden, können auch Kampfgeräusche, Flugzeuglärm und Geschoß- 
knalle von einem Tonband abgespielt werden. 

Hinter dem Zielprojektor steht eine Richtsäule — wie im Originalgerät 
der Firma R.F.D. — oder die Richtübungslafette, an der ausgebildet 
werden soll. 

Der Schütze richtet das sich bewegende Ziel unter Berücksichtigung der 
aus der Zielbewegung ermittelten Vorhaltekorrekturen an. Der Faden- 
kreuzprojektor anstelle des Geschützrohres zeigt die Lage des Treff- 
punktes auf der Kuppelwand an. Mit Hilfe des gelben Punktes, der für 
den Richtschützen durch eine besondere Brille unsichtbar gemacht ist, 
kann der danebenstehende Ausbilder die Trefferlage kontrollieren. Ein 



1) Hersteller; R.F.D. Company Ltd., Godalming (England). 



239 



Taktgeber simuliert die Waffenkadenz. Unter Zwischenschaltung eines 
Zähl- und Schreibwerkes werden die Treffer registriert. Die Abweichung 
zwischen Projektionsachse und Geschützachse wird im R. F.D. -Gerät 
und im Film berücksichtigt. 

Als Beispiel für eine Richtübungslafette, die als Simulator für die 
Panzerflak Pz Flak 40 mm ZwSF M42 hauptsächlich zur Verwendung 
im „Dome-Trainer" dient, sei die von Rheinmetall gebaute Richt- 
übungslafette Rh-Ül M 42 (Bild 619) angeführt. 




Bild 61 9. Richtübungslafette Rh-Ül M 42. 

Der dreibeinige Untersatz stellt das Fahrzeug SFM 42 dar, die Ober- 
lafette ist Ersatz für den Turm. Unter Verwendung des Originalvisiers 
mit der gleichen Anordnung des Richtsitzes und dem gleichen Nacken- 
drehpunkt für den Richtschützen entspricht sie auch bezüglich der 
Steuerhandgriffe und deren Lage sowie auch ihrer Winkelausschläge für 
die Richtgeschwindigkeiten vollkommen dem Original. Anstelle der 
Waffe ist ein R. F.D. -Schießprojektor und eine Fotozelle eingebaut. 



240 



Literatur 



| 1 | Waninger, c.; Füsgen, P.: Das Richten der Geschütze. Berlin 

1938, VDI-Verlag. 
j 2 | Gaertner, H.: Aufklärungstechnik, Teil I. Jahrb. d. Wehrt 1 

(1966), S. 42. 

| 3 1 Kuhlenkamp, A.: Flak-Kommandogeräte. Berlin 1943, VDI- 
Verlag. 

| 4 | Buchmüller, F.W.: Die ,, Super-Fledermaus". Soldat und Technik 

5 (1962), Nr. 9, S. 484. 
| 5 | Gaertner, H.: Aufklärungstechnik, Teil II b. Jahrb. d. Wehrt. 3 

(1968), S. 66. 

( 6 | Gaertner, H.: Die Bedeutung der infraroten Strahlen für militä- 
rische Verwendungszwecke. Wehrt. Monatsh. 58 (1961), S. 530; 
59 (1962), S. 141, S. 190. 

| 7 | Siebecker, H.; Wedel, N.: Nachtsichtgeräte beim Heer. Jahrb. d. 
Wehrt. 5 (1970), S. 60; 6 (1971), S. 64; 7 (1973), S. 40. 

| 8 | Siebecker, H.: Technische Möglichkeiten für Zielaufklärung und 
Zielvermessung bei gepanzerten Fahrzeugen. Wehrtechnik 1975, 
S. 60. 

| 9 | Gaertner, H.: Nachtsichttechnik. Wehrtechnik 1975, S. 314; 
1975, S. 389. 

| 10) Mollwo, E.; Kaule, W. : Maser und Laser. B I -Hochschultaschen- 
bücher Nr. 79/79 a; Mannheim: Bibliographisches Institut 1965. 

[11 | Hess, W.: Laser-Entfernungsmesser. Technik und Versorgung 
1968, S. 132. 

| 12 | Müller, G.: Stabilisierung der Waffenanlage des Kam pf panzers. 
Jahrb. d. Wehrt. 2 (1967), S. 78. 



241 



7. Automatische Schußwaffen 



Unter der Bezeichnung „automatische Schußwaffen" oder auch 
„Maschinenwaffen" versteht man Rohrwaffen, mit denen durch 
einmalige Betätigung des Abzuges „Dauerfeuer", d.h. eine ununterbro- 
chene Serie von Schüssen abgegeben werden kann, wobei alle 
erforderlichen Funktionsvorgänge selbsttätig erfolgen. Die für das 
Zuführen der Munition, das Laden der Waffe und das Auswerfen der 
leeren Patronenhülsen notwendige Energie wird dabei entweder der 
Schußenergie entnommen (dieser Fall ist vorwiegend) oder auch von 
außen zugeführt. 

Automatische Waffen sind 

Maschinenpistolen, 
Sturmgewehre, 
Maschinengewehre und 
Maschinenkanonen. 

Eine wichtige Kenngröße automatischer Waffen ist die Kadenz oder 
Schußfolge, das ist die Anzahl der Schüsse, die die Waffe ohne 
Unterbrechung in einer Minute verschießen würde. 

Die erste Maschinenwaffe im obigen Sinne, zugleich das erste 
einsatzfähige Maschinengewehr, war das MAXIM-MG aus dem Jahre 

1883. 

Neben den automatischen gibt es noch sogenannte halbautomatische 
Waffen; darunter versteht man solche, die wie bei den Automaten alle 
Funktionen bis auf die Abfeuerung selbsttätig ausführen und bei denen 
nur diese für jeden Schuß betätigt werden muß (Selbstladegewehre, 
Revolver und Pistolen). Bei Geschützrohren spricht man von 
halbautomatischen Verschlüssen, wenn das Schließen und Öffnen des 
Verschlusses sowie das Auswerfen der Hülse selbsttätig ablaufen. 

Oft findet man bei automatischen Waffen die Begriffe „zuschießende 
Waffe" und „aufschießende Waffe". In einer zuschießenden Waffe 
(auch offene Waffe genannt) steht bei der Schußunterbrechung der 
Verschluß offen; es ist keine Patrone im Rohr. Eine aufschießende 
Waffe (auch geschlossene Waffe ganannt) ist bei Schußunterbrechung 
geladen; der Verschluß befindet sich in Vernegelungsstellung. Waffen, 
die in rascher Folge viele Schüsse verfeuern sollen, müssen aus Sicher- 
heitsgründen zuschießende sein (Gefahr der Selbstzündung). 



7.1 . Einteilung der automatischen Schußwaffen 

Im Laufe der Entwicklung automatischer Schußwaffen hat sich 
folgende Systemeinteilung ergeben: 



242 



1. Massenverriegelte Waffen, 

2. Rückstoßlader (Rohrrückstoßlader), 

3. Gasdrucklader, 

4. Halbstarrverriegelnde Waffen, auch Waffen mit übersetztem Masse- 
verschluß genannt, 

5. Trommelwaffen (Revolverkanonen), 

6. Waffen mit Fremdantrieb der Verschlußelemente. 

Eine massenverriegelte automatische Waffe ist eine solche, bei der allein 
die Trägheitswirkung eines schweren Verschlusses eine Quasiverriege- 
lung garantiert; das heißt: Die Verschlußmasse ist so groß, daß der 
während der Schußentwicklung über den Hülsenboden auf den 
Verschluß wirkende Gasdruck diesen zunächst nur um einen so kleinen 
Weg nach hinten bewegt, daß die entsprechend ausgelegte Hülse nicht 
überbeansprucht wird. 

Vorteile: Einfachster Waffenaufbau, keine Verriegelungsteile und Gas- 
kanäle, feststehendes, für starren Einbau 1 ) geeignetes Rohr. 

Nachteile: Schwerer Verschluß, geringe Kadenz bei größerem Kaliber, 
besondere Patronenhülsen notwendig, kein Verschuß von Hochlei- 
stungsmunition möglich. 

Anwendung: Maschinenpistolen, früher auch Maschinenkanonen bis 30 
mm Kaliber. 

Rückstoßlader sind automatische Waffen, bei denen Rohr und 
Verschluß durch den Gasdruck angetrieben zunächst gemeinsam fest 
verriegelt zurücklaufen, sich dann trennen, wobei durch Schleuderung 
eine Nachbeschleunigung des Verschlusses stattfindet. Der Rohrrück- 
stoß wird oft durch einen Rohrrückstoßverstärker verstärkt. 

Vorteile: Sichere Verriegelung, leichtes Verschlußgewicht, gleichmäßi- 
ges Schießen, erhöhte Kadenz, Verschuß aller Munitionen. 

Nachteile: Rücklaufendes Rohr, Kadenzbeschränkung nach oben, 
besonders bei großen Kalibern, zweiteiliger Verschluß, Konstruktion 
aufwendiger. 

Anwendung: Bei allen Kalibern. 

Beirr/ Gasdrucklader wird Gas aus dem Rohr entnommen, mit dessen 
Hilfe die Entriegelung bewirkt und dem Verschluß oder einem 
Steuerschieber ausschließlich oder zusätzlich die notwendige Rücklauf- 
energie zugeführt wird. 

Vorteile: Sichere Verriegelung, hohe Kadenz, für alle Kaliber 
anwendbar, meist feststehendes Rohr, leichter Verschluß. 



1 ) S. 7.6, Lagerung automatischer Waffen. 



243 



Nachteile: Gesonderte Gasleitung, Gaskolben, mehrteiliger Verschluß. 
Anwendung: Vom automatischen Gewehr bis zur Maschinenkanone. 

Halbstarrverriegelnde Waffen, auch Waffen mit übersetztem Massever- 
schluß genannt, sind Waffen mit einer Quasiverriegelung, die sich beim 
Gasdruckanstieg zu lösen beginnt, aber durch Übersetzung einer 
Teilmasse des Verschlusses so verzögert, daß eine genügende ,,Quasi- 
verriegelungszeit" gewährleistet ist. 

Vorteile: Wie bei den massenverriegelnden Systemen, leichter, jedoch 
komplizierterer Verschluß. 

Nachteile: Verhütung des Verschlußrücksprungs notwendig. 

Anwendung: Automatische Gewehre und Maschinengewehre, Kaliber- 
grenze nach oben noch offen. 

Trommelwaffen (Revolverkanonen) benutzen das Revolverpistolen- 
prinzip (vom Rohr unabhängige, durch Gasantrieb sich drehende 
Trommel mit mehreren Patronenlagern). 

Vorteile: Sehr hohe Kadenz möglich, kurze Bauweise aufgrund des 
feststehenden Verschlusses. 

Nachteile: Begrenzte Schußzahl im Einsatz wegen der Gefahr der 
Selbstzündung durch Trommel- oder Rohrwärme; wegen hoher Kadenz 
geringe Rohrlebensdauer. 

Anwendung: Flugzeugbordkanonen. 

Bei den Waffen mit Fremdantrieb ist das „Gatling"-System das 
bekannteste; es isf ein elektromotorisch angetriebenes Rohrbündel mit 
zwangsläufig, vom Schuß unabhängig gesteuerten Verschlüssen, Zuführ- 
und Auswurfvorrichtungen. 

Vorteile: Kadenzvervielfachung ohne erhöhte Rohrabnutzung. 

Nachteile: Fremdenergie notwendig; mangelnde Sicherheit bei Zünd- 
verzögerungen. 

Anwendung: Bordkanonen. 

Die vorgenannte Klassifikation der Waffen ist nicht unumstritten, denn 
letztlich ist jede nicht fremdangetriebene Waffe ein Gasdruck- und 
Rückstoßlader. Da also keine genauen Definitionen gegeben sind, 
kommt es vor, daß einzelne Waffen in der Literatur verschieden 
eingruppiert sind. 

In Bild 701 ist ein Schema für die Einteilung der automatischen 
Schußwaffen angegeben, in dem die verschiedenen Kriterien jeweils 
gegenübergestellt sind. 



244 



Automatische Schußwaffen | 



Rucklaitneng.e des Rohrr» 



Gose^tna^me auS c*r" R.y>r 



v- "•■ ■ • ■ • ••• vi- 



L#r»cNuOar*r-»ö 



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halbst 0' 



starr 



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MM tna 



Bipslgodruc* 



Bild 70}. 



Einteilung der automatischen Schußwaffen. 



7.2. 



Funktionsvorgänge an einer automatischen Waffe 



Bild 702 zeigt in vereinfachter Darstellung den grundsätzlichen Aufbau 
einer Maschinenkanone, und zwar den eines Gasdruckladers (II 3 in Bild 
701). Für die Einzelteile sind gebräuchliche Bezeichnungen, ggf. 
mehrere angegeben. 




Bild 702. Gasdrucklader. 



8 Verschlußpuffer 

9 Pufferkopf, Pufferteller, 
Pufferstößel 

10 Rohr 

1 1 Waffengehäuse 



1 Verschluß, Verschlußkopf 

2 Verriegelungsschieber, Verschlußträger, 
Verschlu ßgehäuse 

3 Stützriegel, Stützklappe oder, je nach 
Form des Verriegelungselementes, 

Verriegelungsrolle, -walze, -keil , -kämme12 Gaskolben, E ntriegelu ngs- 

4 Schlagbolzen, Schlagstift, Zündstift kolben 

5 Auszieher 13 Gaskanal 

6 Schließfeder 14 Verriegelungsstück 

7 Abzug 

Teile 1 bis 5 bilden den Verschluß. Nicht eingezeichnet sind: 
Munitionszüführeinrichtung und Ausstoßer bzw. Auswerfer. 



245 



Die Bildreihe 703 a bis f macht den Funktionsablauf bei diesem 
Waffenaufbau deutlich. 

a) Der durch den Abzug festgehaltene Verschluß wird durch die 
angedeutete Betätigung des Abzuges freigegeben. 

b) Die zuvor gespannte Schließfeder treibt den Verschluß nach vorne 
und schiebt eine in Ladestellung liegende Patrone in den Ladungsraum 
{das Patronenlager). 

c) Der Verschlußkopf hat die vorderste Stellung erreicht (Rohran- 
schlag); der mit dem Verschlußkopf längsverschiebbar verbundene 
Verriegelungsschieber hat die Stützriegel in die im Verriegelungsstück 
befindlichen Verriegelungsnuten gedrückt; der mit dem Verriegelungs- 
schieber verbundene Schlagbolzen bewegt sich nach vorne und zündet 
die Patrone. 

d) Durch den entstehenden Gasdruck in der Patronenhülse wurde das 
Geschoß durch das Rohr getrieben. Gas strömt durch den Gaskanal und 
bewegt den Gaskolben nach hinten, der seinerseits den Verriegelungs- 
schieber zurückstößt. Die Hinterstellung der Stützriegel ist aufgehoben; 
durch den über den Patronenboden auf den Stoßboden des Verschluß- 
kopfes wirkenden Restgasdruck im Rohr bewegen sie sich über die 
Schrägflächen nach innen und heben die Verriegelung auf. 

e) Der Verschluß ist zurückgelaufen, hat die Patronenhülse mittels 
Auszieher mitgenommen, spannt die Schließfeder und bringt eine neue 
Patrone in Zuführstellung; die leere Hülse läuft gegen einen Ausstoßer, 
wird über die Auszieherkralle gekippt und ausgeworfen. 

f) Der Verschluß läuft auf den Puffer. Wurde der Abzug inzwischen 
losgelassen, fängt er den Verschluß; wurde er weiter durchgezogen 
gehalten, wiederholt sich automatisch der Ablauf b bis f mit einer durch 
die freiwerdende Energie des Puffers gegenüber dem ersten Schuß 
erhöhten Vorlaufgeschwindigkeit. 

Bild 704 zeigt den Zeit-Weg-Ablauf von Verschlußkopf, Verriegelungs- 
schieber und Pufferteller sowie des Waffengehäuses mit Rohr des 
Gasdruckladers nach Bild 702 und 703. 



246 



a) Kanone schuHbereit 




Neue Patrone in Zuführslellung 



Bild 703. Funktionsablauf eines Gasdruckladers nach Bild 702. 

247 




1 Waffen gehäuse mit Rohr 

2 Verschluß 

3 Verriegelungsschieber 

4 Pufferteller 



a bis f entsprechen den 
Funktionsabläufen gemäß 
Bild 703 



7.3. Beispiele automatischer Schußwaffen und deren 

Funktionsablauf 

Im folgenden werden einige Beispiele von automatischen Schußwaffen 
beschrieben. 

Bild 705 zeigt die 30-mm-Maschinenkanone MK108, eine von Rhein- 
metall während des Zweiten Weltkrieges gebaute und als Flugzeug- 
bordkanone eingesetzte massenverriegelte Waffe (II 1 in Bild 701). 




Bild 705. Maschinenkanone MK 108. 
248 



In der schematischen Verschlußzeichnung Bild 706 ist die Stellung der 
Funktionskomponenten kurz vor Beendigung des Verschlußvorlaufes 
bzw. kurz vor der Zündung dargestellt. 




Bild 706. Prinzipskizze eines massenverriegelten Verschlusses. 



Das Zeit-Weg-Diagramm des Verschlusses ist in Bild 707 gezeichnet. 





Bild 707. 



N Waf fengetou«« 

MK 108, Zeit-Weg-Diagramm. 



zun 



1 Zündung bei noch vorlaufendem Verschluß (Vorlaufzündung) 

1- 2 Verschlußverzögerung durch Gasdruckanstieg im Rohr 

2- 3 Verschlußbeschleunigung nach hinten durch Gasdruck im Rohr 

4 Waffengehäuse bei starrer Lagerung 

5 Folgeschuß, wie 1 

Als Beispiel eines Rückstoßladers (Rohrrückstoßladers) ist in Bild 708 
das Maschinengewehr MG 3 gezeigt (II 1 in Bild 701). Das MG 3, Kai. 
7,62 mm, ist eine Rheinmetall-Weiterentwicklung des im Zweiten 
Weltkrieg bewährten MG42, der ersten in Blechprägetechnik herge- 
stellten Waffe. 




Bild 709 zeigt den Verschlußaufbau mit den Einzelteilbezeichnungen. 

f 6 ! I M I 




Ä/7«y 709. AfG 3, Bezeichnung der Verschluß teile. 

1 Verschlußgehäuse 10 Feder zur Verschluß 

2 Verschlußkopf 11 Auswerferbuchse 

3 Verriegelungsrollen 12 Federnder Rollenbolzen 

4 Schiagbolzenhalter 1 3 Federbolzen zum Rollenbolzen 

5 Schlagbolzen 1 4 Haltebolzen 

6 Auswerfer 15 Auszieher 

7 Zuführnase 1 6 D ruckbolzen 

8 Auswerferstange 17 Auszieherfeder 

9 Verschlußsperre 1 8 Verschlußabzugraste 

In den Bildern 710 bis 712 ist der Verschluß in verriegelter, entrie- 
gelnder und entriegelter Stellung gezeigt. 




Bild 710. MG 3, Verschluß verriegelt; s. Punkt 2 in Bild 713. 
250 




Bild 712. MG 3, Verschluß entriegelt, Rohranschlag hinten; s. Punkt 
6a in Bild 713. 

Bild 713 ist das Zeit-Weg- Diagramm von Verschlußkopf, Verschlußge- 
häuse, Rohr und Waffengehäuse. 




Watfengehause 

I I 

Bild 713. MG 3, Zeit-Weg-Diagramm. 

1 Verschlußkopf hat vorderste Stellung erreicht 

1- 2 Verschlußgehäuse läuft weiter nach vorne und verriegelt mit Rollen 

über den Schlagbolzenhalter 

2 Verschlußgehäuse hat vorderste Stellung erreicht; Zündung 

2- 3 Starrverriegelter Rohr- Verschlu ß- Rücklauf 

3 Schleuderung des Verschlußgehäuses 

3- 5a Entriegelung des Verschlußkopfes 

5b Verschlußkopfm itnahme durch Verschlußgehäuse 
2-6a Rohrpufferung auf Rohrvorholfeder 

4 Waffengehäuse läuft durch Wirkung des Rückstoßverstärkers nach 
vorne 



251 



6a Hinterer Rohranschlag im Waffengehäuse 

6b Rückwärtsbewegung des Waffengehäuses als Folge von 6a 

7 Rohr beendet Vorlauf durch Aufschlag auf Waffengehäuse 

8 Wirkung des Verschlußpufferstoßes auf das Waffengehäuse 

9 Waffenbewegung kehrt um durch Feder in der Lafette oder 
Schulterkraft des Schützen 

10 Folgeschuß, wie 2 

Ein Vertreter der halbstarrver riegeln den Systeme (II 2 Bild 701) ist das 
Gewehr G3, Kai. 7,62 mm, Bild 714. 



Bild 714. Gewehr G 3. 

Die Bilder 715 und 716 zeigen den Verschluß in verriegelter und 
entriegelter Stellung. 




18 3 i L 9 7 6 



Bild 71 5. Gewehr G 3, Verschluß verriegelt. 

1 Rohr 5 Steuerstück 

2 Verschlußkopf 6 Verschlußträger 

3 Verriegelungsstück 7 Schlagbolzen 

4 Rolle 8 Patrone 




Bild 71 6. Gewehr G 3. Verschluß entriegelt. 

252 



Bild 717 zeigt die Verschluß- und Gehäuse-Zeit-Weg -Diagramme des 
Gewehrs G 3. 




Bild 717. GewehrG 3, Zeit-Weg- Diagramm. 

1u. 2 Vorderste Stellung des Verschlußkopfes und des Verschlußträgers 

wie beim MG 3, Bild 713 
2-3 Hahnschlagzeit 

3 Zündung, Beginn des Verschlußträgerrücklaufs und des ihm 

gegenüber verzögerten Verschlußkopf rücklaufs 
4a Vollkommene Entriegelung (t s = Quasiverriegelungszeit) 
4b Verschlußkopfmitnahme durch den Verschlußträger 
5 Pufferstoßwirkung auf das Waffengehäuse 
5-7 Widerstandswirkung der Schulterkraft des Schützen 
7 Folgeschuß, wie 2 

Das G 3 erfüllt auch die Funktionen eines halbautomatischen Gewehres. 

Bild 718 zeigt die 20-mm-Maschinenkanone MK20-1. einen 
Gasdrucklader oder nach der Einteilung in Bild 701 eine Waffe der 
Gattung II 5. Sie wird als Bordwaffe in Fahrzeugen, Flugzeugen und 
Feldlafetten eingebaut. Im wesentlichen entsprechen Aufbau und 
Funktion der unter 7.2. beschriebenen Waffe. 




Bild 7 1 8. Maschinenkanone MK 20- 1. 



Zur gleichen Waffengattung gehört die von Rheinmetall neu entwickelte 
Maschinenkanone MK 20 Rh 202, Kai. 20 mm, Bild 719. 



253 



Bild 719. 



Maschinenkanone MK 20 Rh 202. 



Diese Waffe zeichnet sich insbesondere durch folgende Merkmale aus: 

Niedrige Kräfte auf den Waffenträger (schwimmende Lagerung, s. 
7.6), 

Munitionszuführung durch Gasantrieb, von Verschluß und Kanonen- 
rücklauf unabhängig, 

Munitionsztrführung von rechts, links und oben möglich, 

in allen Zuführmöglichkeiten gleiche Gurtung, 

Munitionswechsel in Sekunden möglich, 

vom Schmierzustand unabhängige Funktionen, 

Zerlegbarkeit ohne Werkzeuge, 

große Lebensdauer. 

Bild 720 ist das Zeit-Weg- Diagramm, das in der Gehäusebewegung von 
Bild 704 abweicht (schwimmende Lagerung gegenüber gepufferter 
Lagerung). 



Bild 720. MK 20 Rh 202, Zeit-WegDiagramm. 

In Bild 721 ist eine in Frankreich gebaute 30-mm-Trommelkanone 
D.E.F.A. im Längsschnitt dargestellt. Trommelkanonen (Revolver- 
kanonen) wurden im Zweiten Weltkrieg von den Mauserwerken 
entwickelt und später in verschiedenen Ländern weiterentwickelt und 
gebaut. 

Der Mechanismus der Trommelkanone ist von den bisher beschriebenen 
Arten so verschieden, daß im folgenden etwas näher darauf eingegangen 
werden soll (Bild 722). 




254 



Bild 721. 



30-mm-Trommelkanone D.E.F.A. Typ 552. 
1 11 3 10 12 2 



6 



\ I 1 \ L 




7 



5 



i 6 9q 



9b 



Bild 722. Prinzip einer Trommelkanone. 

In einem Trommelgehäuse 1 ist auf einer Achse 2 eine Trommel 3 mit 
mehreren (fünf) Patronenlagern 4 gelagert. Unterhalb der Trommel 
befindet sich ein längsverschiebl icher Steuerschieber 5 mit einer 
Steuerkurve, in die jeweils einer der am Trommelumfang angebrachten 
Rollenbolzen 6 eingreift; dieser dreht beim Rück- und Vorlauf des 
Steuerschiebers die Trommel jeweils um eine Patronenlagerteilung 
weiter. Der Steuerschieber wird wie bei einem Gasdrucklader durch 
vom Rohr über einen Gaskanal 7 abgezweigte Pulvergase angetrieben. 
Auf der nach hinten verlängerten Trommelachse sitzen Sternräder 8, die 
sich mit der Trommel drehen und gegurtete Munition in die 
Ladestellung fördern. Die mit dem Steuerschieber gekuppelten zwei 
Zuführstößel 9a und 9b laden die Trommel in zwei Ladeschritten so, 
daß jeweils erst innerhalb zweier Schüsse eine Patrone voll in das 
Patronenlager eingeführt ist. Am Ende eines einem Schuß entsprechen- 
den Schaltschrittes der Trommel hat sich das mit der Patrone geladene 
Patronenlager vor eine feste Wand 10 des Trommelgehäuses gedreht, 
wodurch der „Verschluß" hergestellt ist. Die Gasabdichtung zwischen 
Trommel und Rohr beim Abschuß wird durch eine Dichtbuchse 11 
bewirkt. Im Verschlußteil befindet sich die elektrische Zündvorrichtung 
12 zum Zünden der Patrone. Die leere Patronenhülse wird aus dem 



255 



danebenliegenden Patronenlager durch einen ebenfalls schieberge- 
steuerten Auswerfer nach hinten ausgeworfen. 




Bild 723. Trommelkanone, Zeit-Weg- Diagramm. 

In Bild 723 ist der Zeit-Weg- Verlauf von Steuerschieber, Trommel und 
Trommelgehäuse graphisch dargestellt. Zum besseren Verständnis sind 
in der nachfolgenden Erklärung der Punkte 1 . . . 1 ' des Diagramms die 
Patronenlagerstellungen im Uhrzeigersinn durchnumeriert, sie beginnen 
in der Abschußstellung mit Stellung 1. Ein Patronenlager wechselt also 
nach jeweils einem Schaltschritt der Trommel (72°) seine Stellungs- 
nummer. 

1 Der Steuerschieber befindet sich in vorderster Stellung, die Trommel 
ist in Ruhe. In dem mit dem Rohr gleichachsigen Patronenlager 
(Stellung 1) erfolgt die Zündung. Beginn des Rücklaufs von 
Steuerschieber und Trommelgehäuse. 

2 Die Trommel und mit ihr die Sternräder der Gurtzuführung beginnen 
sich zu drehen. 

3 Das Trommelgehäuse hat auf der Rücklaufeinrichtung in dem starr 
eingebauten Waffengehäuse den maximalen Rücklauf erreicht. 

4 Der Rollenbolzen läuft aus der Steuerkurve, der nächste Rollen- 
bolzen läuft ein. Der Steuerschieber kehrt seine Bewegungsrichtung 
um und beginnt infolge der Trägheitswirkung der Trommel den 
Vorlauf, wobei er durch die Schließfederkraft unterstützt wird. 

5 Das Trommelgehäuse hat die Ausgangsstellung erreicht und schwingt 
leicht nach vorne durch. 

6 Beginn des ersten Ladeschrittes in die Patronenlagerstellung 3. 
Beginn des zweiten Ladeschrutes in Stellung 4. 

7 Auswurfstoß der Hülse aus der Patronenlagerstellung 2. Das 
Trommelgehäuse ist in Ruhe (gepufferte Lagerung). 



256 



r Zündung der Patrone im Patronenlager (Stellung 5), das sich 
inzwischen vor die Verriegelungswand des Trommelgehäuses gestellt 
hat und im weiteren Verlauf wieder mit Patronenlagerstellung 1 
bezeichnet werden müßte. 

Ein Vertreter von Maschinenkanonen mit Fremdantrieb ist die 
„Vulcan"-Kanone, Bild 724 (III 1 in Bild 701). Sie beruht auf dem 
1862 entwickelten „Gatling"-Prinzip, nach dem die Funktionen der 
Waffe nicht durch die Ausnutzung der Pulverenergie, sondern durch von 
außen zugeführte elektrische, hydraulische oder pneumatische Energie 
(Fremdenergie) bewirkt wird. Die Vulcan-Kanone hat elektrischen 
Antrieb und sechs Rohre, die der Waffe eine hohe Schußfolge verleihen. 




Bild 724. Vulcan-Kanone mit sechs 20-mm- Rohren. 

Die auf dem Umfang eines Kreises achsparallel angeordneten sechs 
Rohre und Verschlüsse sind hinten in einer Trommel zusammengefaßt, 
die um die Rohrbündelachse drehbar in einem lafettenfesten Gehäuse 
gelagert ist (Bild 725). Beim Schießen wird die Trommel mit dem 
Rohrbündel durch einen Elektromotor gedreht. Eine elliptische 
Kurvenbahn (Verschlußsteuerbahn) im festen Gehäuse bewirkt eine 
Hin- und Herbewegung der in ihr gesteuerten Verschlüsse, während 
Steuerorgane in der umlaufenden Trommel das Verriegeln der Ver- 
schlüsse und das elektrische Zünden der Patronen besorgen. 

Beim Vorlaufen der Verschlüsse wird die synchron in Ladestellung 
gebrachte Patrone vom entsprechenden Verschluß erfaßt und während 
der Trommeldrehung kontinuierlich dem Rohr zugeführt. Beim 
Rückläufen der Verschlüsse werden die leeren Hülsen ausgezogen und 
durch Abstreifer ausgeworfen. 

Das Entladen der Waffe erfolgt mit Hflfe einer zweiten, im hinteren Teil 
des Gehäuses angeordneten kreisförmigen Steuerkurve (Leerlauf kurve), 
in die die Verschlüsse eingesteuert werden können. Die Waffe kann auch 
von Hand entladen werden. 

Zwischen den rotierenden Teilen und dem feststehenden Waffengehäuse 
befinden sich Rückstoßdämpfer. 



257 



Bild 725. Vulcan- Kanone, Rohrbündel (schematisch). 




Bild 726. Vulcan Kanone, Zeit-Weg- Diagramm. 

Im Zeit-Weg- Diagramm der Vulcan-Kanone (Bild 726) bedeuten die 
Punkte 

1 Verriegelung 4 Beginn des Ausziehens 

2 Elektrische Zündung U Schußzeit 

3 Beginn der Entriegelung T u Trommelum lauf zeit 

Der geringe Rücklauf des Waffengehäuses ist nicht dargestellt. 



258 



7.4. Wichtige Bau- und Funktionsgruppen automati- 

scher Waffen 



Das Rohr einer automatischen Waffe ist infolge der normalerweise 
hohen Feuerfolge außerordentlichen Temperaturbeanspruchungen aus- 
gesetzt. 




■*) Schuß- Paus. -f-K) Schürt ^ 

Z.it 

Bild 727 '. Temperaturverlauf an Innen- und Außenwand eines 
MG-Rohres bei zwei Feuerstößen mit Pause. 

Bild 727 zeigt den ungefähren Temperaturverlauf an der Innen- und 
Außenwand eines MG-Rohres bei zwei Feuerstößen von je 10 Schuß 
mit dazwischenliegender Pause. Wenige große oder mehrere kleine 
Feuerstöße treiben die Temperatur an der Innenwand so hoch, daß sie 
einen erheblichen Einfluß auf die Materialfestigkeit und damit auf den 
Verschleiß ausüben. Dabei spielen die Kadenz, die Anzahl der Schüsse je 
Feuerstoß, die Pausen, die Länge der Pausen und die Anzahl der kurz 
hintereinander abgegebenen Feuerstöße im Zusammenhang mit der 
Warmfestigkeit des Rohrwerkstoffes und der Rohrwandstärke eine 
mitbestimmende Rolle. 

Vergleichende Rohrlebensdauerbeschüsse sind daher mit gleichem 
Beschußrhythmus durchzuführen. Oft wird der französische Fla- 
rhythmus angewandt, das sind 144 Schuß in 12 Feuerstößen zu je 12 
Schuß mit zwei Sekunden Pause nach jedem Feuerstoß und 20 
Sekunden Pause nach je vier Feuerstößen und anschließender 
Abkühlung nach dem letzten Feuerstoß. Bei MG-Rohren wird oft ein 
Beschußrhythmus von 250 Schuß in mehreren Feuerstößen gewählt. 



259 



Rheinmetall hat zur Erprobung automatischer Waffen und ihrer 
Munition ein integriertes elektronisches Kadenz- und Rhythmussteuer- 
gerät entwickelt, das unter 7.7 näher beschrieben ist. 

Maßnahmen zur Erhöhung der Rohrlebensdauer sind: Warmfester 
Werkstoff, Verchromen oder Nitrieren der Innenwand, progressiver 
Drall und Zugprofiländerung in Verbindung mit Rohrkaliberverengung. 
Weniger wirksam sind Kühlrippen oder auch Wasserkühlung. 

Rohre für Maschinengewehre und Maschinenkanonen müssen schnell 
auswechselbar sein. 

Das Waffengehäuse ist Befestigungs- und Führungsmittel für die 
verschiedenen Waffenteile. Es muß die beim Schuß auftretenden Kräfte 
aufnehmen und an den Waffenträger weiterleiten. Einfache Fertigung 
und leichte Zugänglichkeit zu den Funktionsteilen müssen gewährleistet 
sein. 



Der Verschluß ist neben dem Gurtzuführer das wichtigste Funktions- 
organ einer automatischen Waffe. Meist ist er mehrteilig und besteht aus 
dem Verschlußkopf mit Auszieher, einem Verschlußgehäuse, den 
Verriegelungselementen, soweit sie nicht fest am Verschlußkopf 
eingearbeitet sind, einem Steuerstück, dem Schlagbolzen und ggf. 
Prellverhütungsvorrichtungen. 

Während das Geschoß durch die Pulvergase im Rohr beschleunigt wird, 
werden der Verschlußkopf und die Verriegelungselemente durch die 
Gaskraft belastet. 

Die Verriegelungsteile müssen einfach gestaltet sein. Sie müssen sich 
ferner in Bruchteilen von Millisekunden sicher und ohne schädlichen 
Rücksprung verriegeln und ebenso sicher unabhängig vom Schmier- 
zustand entriegeln lassen. Meist kennzeichnet man Verschlußarten nach 
ihrem Verriegelungsmechanismus wie Rollenverschluß, Stützriegel- 
verschluß, Kippverschluß, Drehkopfverschluß u.a. 

Das Gewicht der Verschlüsse soll klein sein, damit nur geringe 
Stoßenergien auftreten. Es werden kleine Längen angestrebt, weil sie in 
die Waffenlänge eingehen. Beispiele von Verschlüssen sind in Bild 709 
und 71 5 gezeigt. 

Die Abzugvorrichtung dient dazu, das Schießen zu beginnen, 
aufrechtzuerhalten und zu unterbrechen. 

Bei zu schießen den Waffen hält die Abzugklinke den Verschluß in der 
Nähe des hinteren Umkehrpunktes fest und gibt ihn beim Betätigen 
frei. 



260 



Bei aufschießenden Waffen muß die Abzugklinke ein anderes Schlag- 
mittel, den Hahn oder den gespannten Schlagbolzen, festhalten und 
freigeben können. 

Die wichtigsten Forderungen an Abzüge sind Sicherheitsvorschriften: 
Jeder Abzug muß gesichert werden können, und jeder entsicherte 
Abzug darf den gespannten Verschluß durch Erschütterungen und 
Stöße nicht freigeben. 

Mit Abzugvorrichtungen neuerer Entwicklungen können durch einfache 
Einstellung entweder nur Einzelschüsse, bemessene Feuerstöße oder 
Dauerfeuer abgegeben werden. 

Die Betätigung der Abzüge kann von Hand, elektromagnetisch, 
pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Die Abzugskraft, d.h. die Kraft, 
die notwendig ist, um den Abzug zu betätigen, soll möglichst klein sein. 

Als Munitionszuführeinrichtungen, die die Munition in die Ladestellung 
bringen sollen, werden Magazine oder Gurtzuführer benützt. 

Bei Magazinen wird die Patrone durch Federkraft befördert. Die Feder 
wird vor dem oder beim Laden des Magazins gespannt, in Einzelfällen 
bei jedem Schuß automatisch. 

In Stangenmagazinen wird die Munition meist doppelreihig hintereinan- 
der angeordnet. Bild 728 zeigt ein Stangenmagazin im Schnitt. 





Bild 728. 



S tangenmagazin. 



261 



Bei Trommelmagazinen (Bild 729) sind die Patronen spiralförmig in 
einem trommeiförmigen Gehäuse angeordnet. Trommelmagazine haben 
gegenüber Stangenmagazinen ein größeres Fassungsvermögen und eine 
weniger sperrige Bauweise. 




Bild 729. Trommelmagazin. 



Bei Gurtzuführern sind die Patronen in Gurtgliedern gehalten, die zu 
langen Bändern aneinandergereiht sind; sie sind nach Verschuß der 
Patronen leicht zerlegbar, können aber auch fest verbunden bleiben. Die 
Gurtförderung erfolgt senkrecht zur Waffenachse durch Schaltglieder 
wie Klinken oder Sternräder, die bei jedem Schuß den Gurt um eine 
Teilung (Patronenabstand im Gurt) fördern, so daß jeweils eine Patrone 
in die Ladestellung kommt. Die Querbewegung oder Drehung der 
Schaltglieder wird in der Regel durch Schaltkurven bewirkt, die an 
einem querbeweglichen Hebel oder an einer drehbeweglichen Schalt- 
walze angebracht sind. Der Antrieb für die Schaltbewegung kann durch 
ein hin- und hergehendes Waffenteil wie den Verschluß, das Rohr oder 
das Waffengehäuse in einem oder zwei Schaltschritten erfolgen. Wird 
auf Vor- und Rücklauf der beweglichen Massen geschaltet, spricht man 
von Zweischrittschaltung. 



Bei derartigen Gurtschaltungen ist auf die optimale Gestaltung der 
Steuerkurve zu achten: Es dürfen weder die Beanspruchungen der 
starren Steuerglieder, die proportional der Beschleunigung des Gurtes 
sind, noch die der Gurtglieder, die proportional der Schaltgeschwindig- 
keit sind, über das zulässige Maß ansteigen. 

Außer durch einen rücklaufenden Teil der Waffe kann die Gurtzufüh- 
rung auch über abgezweigte Gase durch Stoß, ähnlich wie beim 
Verschlußantrieb von Gasdruckladern (vgl. 7.2), oder durch von außen 
zugeführte Energie angetrieben werden ( Vulcan-Kanone, Bild 724). 
Neuere Gurtzuführer gestatten durch Verwendung von zwei Gurten 
einen einfachen Munitionswechsel beim Einsatz. Der Wechsel von einem 
zum anderen Gurt geschieht durch einfache Hebelumschaltung. 



262 



Bei guten Waffenkonstruktionen ist die Munitionszuführung von 
mehreren Seiten möglich, um sie auch an schwierige Einbauverhältnisse 
bei Lafetten anpassen zu können. 

Ladeeinrichtungen sind notwendig, um die Patrone aus der Ladestel- 
lung, in die sie durch die Zuführeinrichtung gebracht ist, in das 
Patronenlager einzuführen. 

Bei den Waffen mit in Rohrachse beweglichen Verschlüssen ist es in der 
Regel eine Nase am Verschluß, die zusammen mit Führungselementen 
beim Verschlußvorlauf die außerhalb der Rohrachse liegende Patrone in 
das Rohr einführt. 

Bei querbeweglichen oder feststehenden Verschlüssen (Trommelkano- 
nen) sind besondere Vorrichtungen notwendig. 

Der Ladeweg soll kurz sein, um bei geringen Verschlußgeschwindig- 
keiten hohe Kadenzen zu erhalten und kurze Waf fenbaulängen zu 
erreichen. 

Der Auszieher, ein meist am Verschlußkopf angebrachtes krallen- 
förmiges Bauelement, greift beim Laden in die Patronenrille ein und 
zieht die Patronenhülse beim Verschlußrücklauf aus dem Patronenlager 
heraus. 

Auswerfer bzw. Ausstoßer sind im Waffengehäuse feste oder drehbare, 
häufig gefedert gelagerte Elemente, an welche die zurücklaufende Hülse 
stößt, wodurch sie gekippt und durch eine Öffnung im Waffengehäuse 
ausgeworfen wird. Auswerfer bzw. Ausstoßer können auch im 
Verschluß gelagert sein; sie stützen sich dann beim Auswerfen ebenfalls 
am Gehäuse ab. Bei anderen Ausführungen kann die leere Hülse auch 
durch die nachfolgende Patrone ausgeworfen werden. 

Trommelwaffen haben eine vom Schieber gesteuerte gehäusefeste 
Auswerfe inrichtung. 

Auszieher und Auswerfer sind hochbeanspruchte Teile. 

Die Zündung der Patrone erfolgt nach der Verriegelung durch einen im 
Verschluß gelagerten Schlagbolzen oder durch einen Zündstift. 

Eine Feder, ein Teil der Verschlußmasse oder ein federangetriebener 
Hahn erteilen dem Schlagbolzen die notwendige Energie, um das 
Zündhütchen zur Zündung zu bringen. 

Bei elektrischer Zündung stellt der Zündstift den Kontakt über das 
Zündhütchen her und schließt damit einen Stromkreis. Isolierter Einbau 
des Zündstiftes ist daher notwendig. Der Zündstrom wird entweder von 
außen zugeleitet oder aber beim Verschlußvorlauf erzeugt. 



263 



Bei jeder automatischen Waffe muß die Möglichkeit gegeben sein, die 
beim Schuß ablaufenden Funktionen auch ohne Schuß durchführen zu 
können. Dazu dient die Durchladeeinrichtung, die es ermöglicht, die 
Waffe schußbereit zu machen oder einfache Störungen wie Zündversa- 
ger oder Hülsenfänger beseitigen zu können. Im einfachsten Fall ist die 
Durchladeeinrichtung eine Handspannvorrichtung für den Verschluß 
(mit oder ohne Hebelübersetzung). Oft werden hydraulische, pneuma- 
tische, elektrische oder pyrotechnische Mittel zur Verschlußspannung 
angewendet; insbesondere sind solche Mittel bei Fernbedienung 
notwendig. 

Waffen federn werden oft durch hohe Geschwindigkeiten schlagartig 
beansprucht. Ihre Beanspruchung ist nicht durch eine statische 
Betrachtungsweise zu erfassen, vielmehr sind die Erkenntnisse der 
Wanderwelientheorie zugrunde zu legen Nur damit sind die ver- 
gleichsweise geringen Lebensdauern gewisser Federn, z.B. der Schließfe- 
dern zu erklären. Es ergibt sich, daß eine Runddrahtschraubenfeder je 
1 m/s Schlaggeschwindigkeit eine Beanspruchungserhöhung von etwa 
3,5 N/mm 2 erleidet, die sich u. U. — wenigstens in einem Teil der Feder 
— noch verdoppelt. Mit den üblichen Werkstoffen ist es daher nicht 
möglich, solche Federn für Schlaggeschwindigkeiten über 12 m/s mit 
zufriedenstellender Haltbarkeit herzustellen. Durch die Verwendung 
von Seillitzenfedern konnte die Grenze der Beanspruchbarkeit bei 
tragbarer Lebensdauer auf etwa 14 m/s erhöht werden. 



7.5. Leistungsbetrachtungen 

Für eine Beurteilung der physikalischen Leistung, die mit Maschinen- 
waffen erzielt wird, bietet sich der Vergleich mit Wärmekraftmaschinen 
an. Wie bei einem Kolbenmotor wird bei der automatischen Schußwaffe 
in einem periodischen Ablauf chemische Energie freigesetzt. Beim 
Motor tritt der mechanische Anteil dieser Energie im wesentlichen über 
die Kurbelwelle als Antriebsenergie auf; ein geringer Teil dieser 
mechanischen Energie wird für die Steuer- und Ladefunktion 
(Ansaugen) gebraucht. Die mechanische Energie, die beim Betrieb einer 
automatischen Waffe erzeugt wird, fällt als kinetische Energie des 
Geschosses (und der strömenden Pulvergase) an; auch hier wird ein 
geringer Anteil für die Steuer- und Ladefunktion (Transport und 
Zuführung der Patrone) verwendet. 

Um die thermische und mechanische Beanspruchung von automatischen 
Schußwaffen deutlich zu machen, läßt sich das Kriterium des 
Leistungsgewichts heranziehen. In der Tabelle 701 sind die Leistungs- 
gewichte, die sich aus der kinetischen Energie des Geschosses, der 
Kadenz und dem Gewicht der Waffe berechnen, für verschiedene 
automatische Kanonen des Kalibers 20 und 30 mm zusammengestellt. 
Außerdem ist das jeweilige Entwicklungsjahr angegeben. Am Ende der 



264 



Tabelle sind die Leistungsgewichte für Pkw-Motoren sowie tur 
Rennwagen- und Flugmotoren genannt. 

Man erkennt, daß — bezogen auf die gleiche Leistung — automatische 
Schußwaffen nach heutigem Stand etwa 1 % des Gewichtes von 
Pkw-Motoren und etwa 10% des Gewichtes von hochgezüchteten 
Rennwagen- und Flugmotoren haben. Außerdem machen die Zahlen 
deutlich, wie das Leistungsgewicht der Maschinenkanonen mit der Zeit 
abgenommen hat. 



Tabelle 701. Leistungsgewichte von automatischen Kanonen und Ver- 
brennungsmotoren. 









Leistungs- 


..Wärmekraftmaschine" 






gewicht 








kg/kW 




Kai. 


Entwickl.- 






(mm) 


Jahr 




2 cm Flak 30 


20 


1930 


0,29 


2 cm Flak 38 


20 


1938 


0,15 


MK 202 


20 


1967 


0,07 


Vulcan-Kanone 


20 


1956 


0,03 


MK 108 


30 


1941 


0,14 


HS 831 


30 


1950 


0,05 


Trommelkanone D.E.F.A. 


30 


1954 


0,04 


Pkw-Motoren (über 1,3 1) 






6,1 — 3,5 








(4,5 - 2,6 kg/PS) 


Rennwagenmotoren und 






1,1 — 0,4 


Flugmotoren 






(0,8 — 0,3 kg/PS) 



Der angegebene Vergleich berücksichtigt noch nicht, daß die 
Energieumsetzung bei automatischen Schußwaffen wesentlich kurzzeiti- 
ger und insbesondere bei wesentlich höherem Druckniveau erfolgt als 
bei Verbrennungskraftmaschinen; außerdem wird die Energie für die 
Steuer- und Transportfunktionen schlagartig übertragen. Das bedeutet, 
daß die thermische und mechanische Beanspruchung bei automatischen 
Schußwaffen noch erheblich höher liegt als sich aus dem Vergleich nach 
der Tabelle ableiten läßt. Wenn man sich außerdem vergegenwärtigt, 
daß für die zu fordernde Funktionssicherheit die Steuer- und 
Transportfunktionen mit größter Exaktheit ablaufen müssen, mag man 
erkennen, was die Kunst" des Waffenbauers, namentlich bei der 
Entwicklung automatischer Schußwaffen, ausmacht. 

Neuere Entwicklungen automatischer Waffen zielen auf die Verwen- 
dung hülsenloser Munition'). Dabei ergeben sich für die Waffe zusätzli- 
che konstruktive Probleme, u.a. auf den Gebieten der Liderung (ver- 



' ) Vgl. 11.4.2, S. 501 



265 



schlußseitige Dichtung) und der (schonenden) Munitionszuführung. 
Auch der Gefahr von Selbstentzündungen der Treib- und/oder Spreng- 
ladung infolge der erhöhten Temperatur im Bereich des Ladungsraums 
(cook-off) ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken. 

7.6. Lagerung automatischer Waffen; Rücklauf- und 

Vorholeinrichtungen 

Leichte automatische Waffen, nämlich Maschinenpistolen und Gewehre, 
bedürfen zum Schießen keiner besonderen Lagerungen; man kann 
sagen, daß die Lafettenfunktion direkt vom Schützen übernommen 
wird. Maschinenkanonen, auch schon Maschinengewehre beim gezielten 
Schießen, brauchen Waffenträger, d.h. Lafetten oder andere Mittel. 

Es gibt drei Lagerungsmöglichkeiten von Waffen auf Waffenträgern: die 
starre, die gepufferte und die schwimmende Lagerung. 

Bei der starren Lagerung sind Waffe und Waffenträger formschlüssig 
miteinander verbunden. 

Bei der gepufferten Lagerung sind Waffe und Waffenträger durch eine 
Rücklauf- und Vorholeinrichtung elastisch miteinander verbunden; 
diese bringt die bei einem Schuß rücklaufende Waffe bis zum Brechen 
des Folgeschusses wieder sicher in die Ausgangsstellung zurück. 

Die schwimmende Lagerung hat ebenfalls eine Rücklauf- und 
Vorholeinrichtung zwischen Waffe und Waffenträger, die jedoch so 
bemessen ist, daß der Folgeschuß vor Erreichen der Waffenausgangslage 
bricht. 

Gepufferte und schwimmende Lagerungen werden angewandt, um die 
auf den Waffenträger wirkenden Kräfte im Interesse sowohl der 
Haltbarkeit des Trägers als auch des Treffbildes (Vermeidung von 
Erschütterungen) möglichst klein zu halten. 

Bei starrer Lagerung ist die Kraftwirkung F max auf den Waffenträger: 

a) bei starrverriegelnden Waffen mit feststehendem Rohr 

Fmax = -3 D 2 pmaxl 
(D = Kaliber, pmax = maximaler Gasdruck) 

b) bei masseverriegelnden Waffen 

Fmax ■ PFmax; 

(PFmax = größte auf die Schließ- oder Pufferfeder wirkende Kraft 
des zurücklaufenden Verschlusses) 



266 



c) bei den anderen genannten Einlagerungsarten ist 
Fra»*> PFmax < ^ D 2 P max 




Bild 730. Waffenrücklauf über der Zeit bei gepufferter Lagerung. 

Bei der gepufferten Lagerung besteht die Rücklauf- und 
Vorholeinrichtung normalerweise aus einem Feder- und einem 
Dämpfungsglied. Die halbe Schwingungszeit der Waffenmasse in diesem 
Federsystem muß kleiner als die Schußzeit t s sein. Die Waf fenrücklauf- 
kurve über der Zeit hat einen Verlauf nach Bild 730; der Waf fenrückfauf 
kann in weiten Grenzen variiert werden, je kürzer die Pufferzeit ist, 
desto größer wird die auf den Waffenträger wirkende Kraft F max . 

Bei der gepufferten Lagerung ist die kleinste zu erreichende Rücklauf : 
kraft F max etwa das Dreifache der mittleren Gesamtkraft F, wobei F 
die theoretisch konstante Kraft ist, die auf den Waffenträger wirken 
würde, wenn sie während der Schußzeit konstant gehalten werden 
könnte. 

Es ist p - J - Jn 

t s 60 ' 

worin J den Impuls von Geschoß und Pulverladung und n die Kadenz 
(min 1 ) bedeuten. 

Bei der schwimmenden Lagerung besteht die Rücklauf- und Vorholein- 
richtung ebenfalls aus einem Feder- und Dämpfungsglied; sie muß als 
Schwingungsgebilde zusammen mit der Waffenmasse eine halbe 
Schwingungszeit haben, die etwas größer als die Schußzeit ist. 




Bild 731. 



Waffenrücklauf über der Zeit bei schwimmender La- 
gerung. 



267 



In der Zeit-Weg-Kurve bei schwimmender Lagerung (Bild 731) bedeuten 



*max den hinteren Umkehrpunkt (max. Rücklauf), 

x v den vorderen Umkehrpunkt, 

s den Schwimmweg und 

ts die Schußzeit. 



Dadurch, daß die Folgeschüsse bei noch vorlaufendem Waffengehäuse 
zünden, werden die Rücklaufgeschwindigkeiten um den Wert der 
Vorlaufgeschwindigkeiten vermindert und beim Feuerstoß niedrigere 
maximaje Rücklauf kräfte bewirkt. Die kleinste Rücklauf kraft kann auf 
2 bis 3 F herabgesetzt werden. 

Die Abstimmung einer Rücklauf- und Vorholeinrichtung für schwim- 
mende Lagerung ist nicht leicht, insbesondere wenn noch Vorschriften 
über die Lage des Pufferstoßes bezüglich der Bewegung des 
Waffengehäuses gefordert werden und während des Feuerstoßes keine 
vorwärts gerichteten Kräfte auf die Waffenunterlage zugelassen sind. 

Mit einer schwimmenden Lagerung kann eine Kadenzschwankung von 
etwa 200 Schuß je Minute beherrscht werden. Je kleiner der zu 
beherrschende Kadenzbereich ist, um so weiter kann die Rückstoßkraft 
herabgesetzt werden. 

7.7. Elektronisches Kadenz- und Rhythmussteuergerät 

IKARUS 

Die Erprobung automatischer Waffen und ihrer Munition schließt auch 
die Erprobung hinsichtlich Kadenz und Feuerrhythmus ein; diese wird 
namentlich bei vergleichenden Beschüssen mehrerer gleicher oder 
ähnlicher Waffen gefordert. Mechanische Schußzähler und Schuß- 
steuerungen sind wegen ihrer begrenzten Folgsamkeit und der 
Schwierigkeit der Fernübertragung nicht geeignet; erst die modernen 
Hilfsmittel der Elektronik mit berührungsfreiem Abgriff der Impulse 
ermöglichen es, Kadenzen und Rhythmen einwandfrei zu messen sowie 
vorgegebene Steuerungen von Kadenz und Feuerrhythmus zu verwirk- 
lichen. 

Rheinmetall hat zu diesem Zweck das integrierte elektronische Kadenz- 
und Rhythmussteuergerät IKARUS entwickelt und zur Anwendung 
gebracht. 

Im Hinblick auf eine möglichst flexible Verwendung wurde kein 
festprogrammiertes Steuergerät entworfen, vielmehr wurde eine 
Steuereinrichtung geschaffen, welche die Einstellung eines der 
international standardisierten Rhythmen bzw. eines speziell gewünsch- 
ten Rhythmus gestattet. 



268 



Es sind drei Beschußarten vorgesehen und einstellbar : Einzelfeuer, Dauer- 
feuer und kadenzgesteuertes Einzelfeuer (schnelles Einzelfeuer). 



Dauerfeuer und kadenzgesteuertes Einzelfeuer können in einem 
einstellbaren Rhythmus geschossen werden. 

Die bei den einzelnen Betriebsarten auftretenden Steuerbefehle werden 
in einer rein elektronischen Steuerstufe verarbeitet. Der Abfeuermagnet 
wird über elektronische Leistungsschalter (Transistoren/Thyristoren) 
betätigt. 

Die bei der Vorwahl eingestellten Bestimmungsgrößen werden in einer 
binärdigitalen Steuerstufe verarbeitet und über eine Leistungsstufe dem 
Abfeuermagneten als Schaltbefehle zugeleitet. Das Erfassen der 
Gesamtschußzahl erfolgt über einen geeigneten Schußzähler, dessen 
Anzeigevorrichtung sich auf der Bedientafel befindet. 

Technische Daten: 

Versorgungsspannung 24 V Gleichstrom ± 20 % oder wahlweise 
220 V/50 Hz/1 'V 

Die Toleranz für Kadenz- und Zeitwerte beträgt ±1 %. 

Die Schaltleistung der elektronischen Leistungsschalter beträgt bis 24 V 

Gleichstrom 3 kW. 



Literatur 

[1| Maier, K.W.: Die stoßbelastete Schraubenfeder. Konstruktion-Ele- 
mente-Methoden 3 (1966) H. 2, 3, 4, 9; 4(1967) H. 1, 2, 3, 4, 12. 



269 



8. 



Geschütze 



Geschütz" ist der Oberbegriff für die Schußwaffen (Rohrwaffen), die 
wegen ihrer Ausmaße und Gewichte nicht mehr von einem Mann 
gehandhabt werden können, wie das bei den Faust und Handfeuer- 
waffen möglich ist. 

In diesem Abschnitt werden diese Schußwaffen aus der Sicht des 
Geschütz- und Kanonenbauers in einer funktionsbezogenen Systematik 
behandelt, wobei die Funktion vom Schuß aus dem Rohr ausgeht und 
bis zur Einleitung der beim Schuß auftretenden und durch das 
Gesamt-Waffensystem verlaufenden Kräfte in das tragende Medium 
reicht. 

Zunächst wird eine Übersicht über die verschiedenen Geschützarten, 
deren Verwendung, Hauptmerkmale und Hauptgeschützteile gegeben. 

Die Geschütze sind zu unterscheiden 

nach der Verwendung als: 

Schweres MG, Mörser, Luftlandegeschütz, Panzerabwehrkanone, 
Schützenpanzer-, Jagdpanzerbordkanone, 
Kampf panzer-, Spähpanzerbordkanone, 
Feldgeschütz, Gebirgsgeschütz, Flugabwehrkanone, 
Panzergeschütz, E isenbahngeschütz, 
Schiffsgeschütz, Küstengeschütz; 

nach den Hauptmerkmalen: 
Reichweite, 
Kampfentfernung, 
Flugbahnkrümmung, 
Schußfolge, 
Richtbereich, 
Beweglichkeit, 
Schutz. 

Entsprechend den verschiedenen Geschützarten sind die Hauptgeschütz- 
teile sehr unterschiedlich gestaltet. Diese sind: 

Geschützrohr, wozu auch Verschluß, 
Abfeuerung, 
Mündungsbremse und 
Rauchabsauger gehören; 

Lafette, wozu auch Rohrwiege, 
Rohrbremse, 
Rohrvorholer, 
Richtmaschinen und 
Ausgleicher gehören; 

Ladeeinrichtung. 



270 



In der Übersichtstabelle 801, Geschützarten und unterscheidende 
Merkmale, werden zunächst einige Angaben für die Merkmale der 
allgemeinen Geschützarten Mörser, Haubitzen und Kanonen gemacht. 

Bestimmte Angaben werden angeführt für die Merkmale typischer 
Beispiele der Geschützarten, die auch in den Bildern 801 bis 831 gezeigt 
werden. 

In weiteren Abschnitten werden die Funktionen und der Aufbau der 
Hauptgeschützteile und Baugruppen dargestellt. 



8.1. Geschützrohre 

Die Geschützrohre, in den Materialgrundlagen der Bundeswehr mit 
„Rohr, vollständig" bezeichnet, haben die Aufgabe, Geschosse mit 
einer bestimmten Geschwindigkeit und Richtung in den Raum zu 
schießen. 

Die Geschosse werden durch einen hohen Gasdruck beschleunigt, 
welcher im Ladungsraum des Geschützrohres durch Verbrennen von 
Treibladungen entsteht. 

Die unterscheidenden Merkmale der Geschützrohre bei den verschiede- 
nen Geschützarten sind in der Tabelle 801 angegeben. 

Die Geschützrohre bestehen aus Rohr, Verschluß, Abfeuerung und 
gegebenenfalls Mündungsbremse und Rauchabsauger. 

Das Geschützrohr bildet zusammen mit den beim Schuß rücklaufenden 
Teilen der Rohrbremse, des Rohrvorholers und etwaiger sonstiger Teile 
wie z.B. einer Ladeeinrichtung die sogenannte rücklaufende Masse. 



Entsprechend der in Abschnitt 8.2.2.1 dargestellten Systematik für die 
dort auch definierten Geschützteile, die sich um die Höhenricht-, 
Seitenricht- und Verkantungsachse drehen, wird für die rücklaufende 
Masse in diesem Abschnitt die Bezeichnung Geschütz rücklauf teil oder 
auch Kanonenrücklauf teil, abgekürzt: Rücklaufteil oder GRT verwen- 
det. 



271 



Tabelle 8G1 . Geschützarten und unterscheidende Merkmale. 



Unterscheidende 
MerW-nale 

Geschütza rten 


Seelenrohr 

länge (Kai.) 


* 0 (m/s) 
Fluggew. (kgl 


Geschützrohr 
ma». Schuß 
weite (m) * 


K am pfent- 
fernung(m) • • 


1 


2 


3 


4 


5 


6 








Mörser 




7-18 


100 300 


900-10500 




Haubitzen 




12-39 


300-830 


5000-30000 




Kanonen 


- 


30 152 


700 1600 


7000 1 15000 




Typische Beispiele der Geschütza 


rten 




Schweres Maschinengewehr 
sMG 3 


801 


70 


820 
0.00945 


4 000 


1 200 

bis 

1 800 


Mörser 

M RS 120 mm 


802 


12,5 


rd. 300 
12,22 


6 150 





B ardmörser 

B M HS 120 mm 


803 


12.5 


rd. 300 
12,22 


6 150 




Paruarahwehr Leiehtgeschütz 
(rückstoflf reil 
Pz Abw LGS 106 mm 


804 


32 


504 

7.9 


7 700 


bis 900 


mn MK 20 mm Rh 202 


805 


92 


1 100 
0.111 


7 000 


2 000 


Panzerabwehrkanone mit 
Hillsanirieb 
Pak B5 mm D48 HA 


806 


54 


1030 
5 


15 600 


1 000 


Panzerabwehrkanone mit 
Hilfsantrieb 
Pak 90 mm HA 


807 


40.5 


1 181 
5.74 


7 000 


1 500 


Jagdpanzer-B ordkanone 
JPz BK 90 mm 


808 


40,5 


1 181 
5.74 


7 000 


1 800 


Turm für Spähpanzer 2 IRad-, 
Schwimm) mit MK 20 mm 
Rh 202 


811 


92 


1 100 

0.111 


7 000 


2 000 


Kamp) panzer Bordkanone 
KPz BK 120 mm M5B(USI 
auf KPz AMX 50 


BIO 




1 300 






Kampf panzer- Bordkanone 

KPz BK 120 mm Rh m Ladeeinr 




rd. 45 


rd. 1500 
rd. 4 


60 000 


3 000 


Kampfpanzer Bordkanone 
BK 105 mm des KPz Sin/ 
103 ,S" 


813 


62 


rd 1525 
5.79 




3 000 


Kampf panzer Bordkanone 
KPz BK 120 mm Rh 
dreiachsig stabil is 


814 


rd. 45 


rd. 1500 
rd 4 


60 000 


3 000 


Gebi rgshaub tze 
GEBH 105 mm 


815 


14 


420 
14.8 


11 100 


800 


Feldhaubitze 

FH 122 mm D — 30 


816 
817 
818 


33 


730 

21.3 


15 300 


1 200 


Feldhaubnze mit Hilfsantrieb 
FH 155 mm HA 


819 
820 


39 


rd. 800 
43,5 


rd. 24 000 


1 500 


Feldkanone 
24 cm K3 


821 


52 


970 
151,4 


37 500 


- 


Selbst fahr Kanone 

K 175 mm SF M 1 07 


822 


60 


914 

67.0 


32 800 




Panzerhaubitze 

Pz H 155 - MI 09 G 


823 


23 


685 

43,5 


1B 000 


1 200 


E isenbahnkanone 
21 cm K 12 (E) 


824 


152 


1 625 
107,5 


1 15 000 




Flugabwehrk anone 

Flak 20 mm Zwill mg 


825 
826 


92 


1 100 
0.1 11 


7 000 


2 000 


F lu gabweh rk anone 


828 


72 


1 000 
9 4 


19 800 


2 000 


Flugabwehrkanone 
15 cm Flak 55 


829 


52 


890 
40 


22 500 


1 800 


Flugabwehrk anone 

12.B cm Flak Zwilling 40 


830 


61 


880 
26 


20 900 


1 800 


Schiffs Flugabwehrkanone 

3.7 cm S K C/30 Zwilling 


831 




1 000 
0.745 


8 500 





Schußweite bei der Rohrerhöhung, die unabhängig vom R ichtbereich des Geschützes die 



. An der 
| Flugbahn 


La tat 

Richtbereich { ] 
Höhe Seite 


e 

Laf Aitenbauan 
Fahrbarmachung 


richtung 
An 

Schuß/min 


richtung 
(siehe auch 
Kap. 7) 


7 


e 




10 


1 1 


12 


Angaben 


für die allgemeir 


en Geschützarten 






sehr stark 
gekrümmt 
stark 

gestreck i 

1 


>45 
<u.>45 
<45 ^ ^ 


6 360 
36 360 
56 360 








Angaben 


für die typischer 


Beispiele der Geschützarten 






gestreckt 


15 


35 


Dreibein Lafette 
Sp indel. icht triebe 


vollauto- 
matisch 
1 150 


Winkelziel 


sehr stark 
gekrümmt 


«45 bis «80 


360 


Bodenplatte und Zweibein 
Schießen mit und ohne Finder 
Spindelrichttriebe 
gelogen durch Kraftwagen 


Vorderlader 
von Hand 
15 


Richtaufsatz 


«ehr stark 


448 bis +78 


60 


Kugel am Rohr/Kugalpfanna 

Zweibein auf Rollanwagen 

Sp indelric hn riebe, Kette nf ah rge*tall 


Vorderlader 
von Hand 

15 


R ichtauf satz 


stark 


_l5bis+15 


60 


Pivot Schlitten Lafette 
Zahnradrichtmaschinan 
K et tenfahrgesiell 


von Hand 
4 


Winkelzielfern 
rohr Emschieß 
gewahr 12,7 mm 




-Wb^s +65 


360 


Turm Scheitel- Lafette 
Kettenfahrgestell 


vo llautoma 
mansch 
1 000 


Periskop 
Zieleinrichtung 




galt reck t 


-5 bis + 35 


54 


Räder Spreiz Lafette 
Hilfsantrieb oder gezogen 
durch Kraftwagen 


von Hand 
10 


Pz Zielfernrohr 


gast reck t 


-8 bis +25 


50 


Rader Rahmen Laletta 
T ' jwiegc 

durch Kraftwagen 


von Hand 
10 


Pz Zielfernfohr 


gestreck t 


— 8 bis + 1 5 


30 


Kasematt Pivot-Lafette 
K et te nf ah rgesiel l 


von Hand 

10 


Pz-Zielfernrohr 




— 1 5 bis +70 




Turm Lafette 
Raderlahrgestell 8*8 


vollautoma 
' 000 


Periskop 

Zieleinrichtung 


ges-treckt 




360 


Turm -Jacken wiege 
Drehkran* Oberlafatie 
Kettenfahrgestell 


lisch ma 




gestreckt 


-9 bis +20 


360 


Turm Lafette 


teilautoma 
tisch 10 


Pz Zielfernrohr 
Feuerleitanlage 


gestreckt 


-10 bis + 12 


360 


Kanonenrohr nur ruck laulbewegl ich 

in Kettenfahrz. gelagert 

Hohen u. Seit en richten durch Fz, 


vollauioma 
tisch 


Rundblick 
Zielfernrohr 


gestreckt 




□ 60 


Turmw ege mit GleitKchienen für Rohr 
. Verschluß Verkantungsträger, Dreh- 
kranz Oberiafetle. Kettenfahrgestell 


vollautoma 
tisch m 


Pz Zielfernrohr 
Feuerleitaniage 


stark 

gekrümmt 


0 b.s + 50 


56 


Bader SpreizlafBtte, schnell zerlegbar 
für Maultier od. gezogen durch K raftw 


von Hand 
15 


Richtaufsatz 
Pz-Zialfernrohr 


stark 

gekrümmt 


-5 bis +65 


360 


Rader Kreuz Lafette, Trogwiege 
gezogen durch Kraftwagen 


von H and 
6 


Richtaufsatz 
Pz Zielfernrohr 


stark 

gek rümmt 


-5 bis +70 


56 


Radar Spreiziafette 
Hilfsantrieb oder gezogen 
durch Kraftwagen 


teilautoma 

tisch 


Richtaufsatz 
Pz Zielfernrohr 


gestreckt 


- 1 bis +56 


fain 6 
groh360 


Jackenw ege, Rohr u Lafat tenrüek lauf 
verlastbar auf fünf Sonderen hanger 


Ladehilfe 

15/h 


Richtaufsatz 


gestreckt 


0 bis +65 


60 


Trogwiege. Drehkranz Oberlafette 

Kettenfahrgestell 


Ladehilfe 

0.5-1 


Richtaufsatz 


gek ru mm t 




360 


Jackenwiege. Turmlafette 
Ket tenfahrgesiell 


von Hand 
6/h 


Richtaufsatz 


gestreckt 


♦ 25bs +55 


Glenkur 
ve o.Oreh 
schc-ibe 


E isanbahnlafette auf 18 Radern 
in ü Drehgestellen. Rohr und 
.afettenruck lauf. Jackenwiege 


Ladehilfe 

6/h 


Richtaufsatz 


gestreckt 




360 


K reuziafette, D rehk ranz Oberiafetle 
Einachsfahrgestell gezogen durch 
K raf twagen 


vollautoma 

tisch 

2 k 1 000 


Feuerleitaniage 


gestreckt 


-3 bis +90 


360 


K reuziafette. horizoniierbara Dreh 
<ranz Oberlafette, Trogwiege, 
Sonderanhänger gezogen durch Kraftw 


teilautomatiseh 
25 


Zielfernrohr 
Folgezeiger 


gestreckt 


-3 bis +88 


360 


Kreuzlafette, hör iz ont i erbare Pivot 
Oberlafette. Trogwiege. Sonderanhanger 
jezogen durch Kraftwagen 


vollauioma 
tisch 

9 


Zielfernrohr 
Folgezeiger 


gas treck t 


-3 b.s +88 


360 


Zwillings- Drehkranz-Sockallafette 
ortsfest 


2*12 


Folgezeige' 




-10 bis +75 


360 


Jackenwiegen. Drehkranz Sockel 
afette, dreiachsig stabilisiert, ortsfest 


von Hand 





man. Schußweite ergibt. 



Bild 801. 

Schweres Maschinengewehr 
- sMG 3 (MG 3 und Lafette: 
Rheinmetall). 



Bild 802. 

Mörser - MRS 120 mm 
(Brandt); 01 Rohr, 
02 Zweibein, 03 Bodenplatte, 
04 Fahrgestell, 05 Richtmittel. 



Bild 803. 

Bordmörser - BMRS 120 mm 
(Brandt); 01 Rohr, 02 Zweibein, 
03 bewegliche Kugelpfanne, 
05 Richtmittel. 



Panzerabwehr- Leichtgeschütz (rückstoßfrei) — Pz Abw 
LGS 106 mm (Waffe: USA, Bordia fette: Rheinmetall); 
1 Rohr, 2 Verschluß, 3 Oberlafette mit Richtmaschinen, 
4 Unterlafette mit Schlitten und Schlittenführung, 5 Ziel 
einrichtung, 6 Zurrung. 




Turm für Schützenpanzer „Marder" mit MK 20 mm 
Rh 202 (Turm: Keller & Knappich, Waffe: Rheinmetall). 



275 



Bild 806. Panzerabwehrkanone mit Hilfsantrieb — Pak 85 mm D48 
HA (UdSSR). 




Bild 807. Panzerabwehrkanone mit Hilfsantrieb — Pak 90 mm HA 
(Rheinmetall 1966). 

276 



Bild 808. Jagdpanzer-Bordkanone - JPz BK 90 mm, Ansicht von 
links (auf Montagegerüst) (Rheinmetall 1964). 




Bild 809. Jagdpanzer-Bordkanone - JPz BK 90 mm, Ansicht von 
rechts (auf Montagegerüst) (Rheinmetall 1964). 




Bild 810. Kampfpanzer-Bordkanone - KPz BK 120 mm M 58(US) 
auf KPzAMX 50. 



277 



Bild 811 



Turm für Spähpanzer 2 (Rad-, Schwimm) mit MK 20 mm 
Rh 202 (Turm und Waffe: Rheinmetall). 




278 



Kampf panzer-Bordkanone - KPz BK 120 mm Rh mit 
Ladeeinrichtung im Prüfstand (Rheinmetall). 




279 




ß/7c/814. Kampfpanzer-Bordkanone - KPz BK 120 mm Rh drei- 
achsig stabilisiert (Waffenanlage und vollautomatische 
Ladeeinrichtung: Rheinmetall; Turm: Rheinstahl). 




280 



Bild MS. 



Gebirgshaubitze - GEBH 105 mm (Oto Melara. La 
Spezia, Italien 1958). 




ß//d816. 



Feldhaubitze 
(UdSSR). 



- FH 122 mm D-30 von hinten rechts 

281 



B ild 8 1 7 . F eldhaubi tze - 
(UdSSR). 



FH 122 mm D-30 von hinten links 




Bild 81 8. Feldhaubitze - FH 122 mm D-30 Fahrstellung (UdSSR). 
282 



£//d819. Feldhaubitze mit Hilfsantrieb - FH 155 mm HA in 
Feuerstellung (Rheinmetall, Vickers, Faun). 




Bild 820. Feldhaubitze mit Hilfsantrieb - FH 155 mm HA in 
Fahrstellung ( Rhein metall, Vickers, Faun). 



283 



Bild 821. Feldkanone - 24 cm K3 (Rheinmetall 1938). 




Bild 822. Selbstfahr-Kanone - K 175 mm SF M107 (USA). 
284 




Bild 824. Eisenbahnkanone - 21 cm K 12 (E) (Krupp 1940). 

285 



Bild 825. Flugabwehrkanone - Flak 20 mm Zwilling mit MK 20 
Rh 202 in Feuerstellung (Rheinmetall). 





287 



Schiffs-F lugabwehrkanone 3,7 cm S.K. C/30 Zwilling 
(Rhe'mmetall 1930). 



289 



Bild 832 zeigt das Geschützrohr einer Feldhaubitze für Beuteltreib- 
ladungen (s. auch Bild 819 und 820). 

Bild 833 stellt das Kanonenrohr eines Kampfpanzers für Patronen- 
munition dar (s. auch Bild 812). 

Auf Bild 804 ist das rückstoßfreie Leichtgeschützrohr abgebildet. 

Die Hauptbaugruppen und die in den Legenden der Zeichnungen 
angeführten Bauteile werden in den folgenden Abschnitten behandelt. 



8.1.1. Rohre 

Folgende Rohrarten können unterschieden werden: 

Vollrohre, Mehrlagenrohre, Vollrohre mit Autofrettage, Rohre mit 
auswechselbaren Futterrohren und auswechselbare Rohre. 



8.1.1.1. Vollrohre 

Seit der Mitte des 14. Jahrhunderts bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts 
wurden im allgemeinen gegossene Vollrohre aus Bronze, Gu ßeisen oder 
Gußstahl verwendet. 

Auch heute werden bei kleineren Kalibern und geringeren Gasdrücken 
noch Vollrohre verwendet, die allerdings geschmiedet oder im Schleu- 
dergußverfahren hergestellt sind und deren zu erreichende Streckgrenze 
erheblich höher liegt als bei früheren Rohren (a 0 2 bis zu 1275 N/mm 2 ). 
Bei diesen hohen Streckgrenzen treten Sprödbruchprobleme auf, die 
beachtet werden müssen. 

Die Bilder 832 und 833 zeigen verschiedene Vollrohre. 

Die Wandstärken der Rohre sind entsprechend der Gasdruckbelastung, 
die sich aus dem Druck im Rohr bei dem jeweiligen Geschoßweg ergibt, 
ausgelegt (Bild 834). 

Berechnung der Rohre siehe Abschnitt 8.1.6. 

Die Verwendung der Rohre als Vollrohre (ohne Autofrettage) ist 
dadurch begrenzt, daß, insbesondere bei dickwandigen Vollrohren, die 
Dehnung infolge der Aufweitung durch den Gasdruck beim Schuß und 
damit auch die Beanspruchung in der Rohrinnenfläche wesentlich 
größer ist als in der Rohraußenfläche (Bild 835). 



290 





Bild 832. Geschützrohr einer Feldhaubitze für Beuteltreibladungen. 
Bild 833. Kanonenrohr eines Kampfpanzers für Patronenmunition. 

291 



15 




1 Rohr 10 

2 Hubkeil verschluP 11 

3 Mündungsbremse 12 

5 Badenstuck 13 

6 Hubkeil H 

7 Spannschraube 15 
fl Vordere Rohrklaue f. Trogwiege 16 
9 Ringliderung 17 

18 



S'-Magbolzen 
Treibladung so n zunder 
Treibladung so n zünder magazin 
Ladungsraum 
Übergangskegel 

Geschonwegteil, gezogen (mit Drallzuge! 
Seelenrohr 
Beutel treibladung 
Ge schon 



-1 


. = 


1 





1 Rohr 

2 FallkeilverscNuH 

3 Houchabsauger 

i Wärmeschutzhulle 

5 Bodensluck 

6 Fallkeil 

7 Baionetlvarschraubung 

6 Zylindrischer Teil für Jacken* legenlagerung 
9 Hulsenliderung 



10 Zündbolzen 

11 Treibtod ungsanzünder 
13 Ladungsraum 

U Ubergongskeget 

B Geschonwegteil.gta»1(ohne 0roll2ugel 

t> Seeienrohr 

V Huts« und Treibladung 

B Geschon 




292 



Der Unterschied zwischen den Spannungen ander inneren und äußeren 
Oberfläche des Rohres wächst mit zunehmender Wandstärke, so daß der 
innere Teil des Rohrquerschnittes die zulässige Beanspruchung erreicht 
hat, während der äußere Teil nur unerheblich belastet ist. Durch diese 
schlechte Ausnutzung des Rohrwerkstoffes entstehen große Abmessun- 
gen und Gewichte bei den Vollrohren, so daß deren Anwendung 
unzweckmäßig sein kann. 

Um einen größeren Widerstand des Rohres gegen den Gasdruck zu 
erreichen, ist also anzustreben, die Beanspruchung beim Schuß gleich- 
mäßiger über die Wandstärke zu verteilen. 

Dies wird durch Verwendung von Mehrlagenrohren oder Vollrohren mit 
Autofrettage erreicht. 



8. 1 . 1 .2. Mehrlagenrohre 

Von etwa 1870 an wurden Mehrlagenrohre eingeführt. 

Bei diesen ist die Rohrwand in mehrere Lagen aufgeteilt, und zwar 
derart, daß über das Seelenrohr Ringe, Rohrmäntel oder beides 
aufgeschrumpft werden. Bei einer anderen Ausführungsart werden viele 
Lagen Bandstahl glühend oder kalt mit Zugspannung auf ein Seelenrohr 
aufgewickelt. 

In allen Fällen erzeugen im Endzustand die durch die Schrumpfungen 
oder Wicklungen in den Außenlagen entstandenen Zugspannungen 
Druckspannungen in den inneren Schichtendes Rohres. 

Die im unbelasteten Zustand im inneren Bereich der Rohrwand 
vorhandenen Druckspannungen kompensieren die Belastung beim 
Schuß zu einem großen Teil, während die Zugspannungen im äußeren 
Bereich der Rohrwand durch die Belastung um einen kleinen Betrag 
erhöht werden. Auf diese Weise wird die Beanspruchung über den 
ganzen Rohrquerschnitt verteilt, so daß eine gute Werkstoffausnützung 
vorliegt. 

In Bild 836 sind die Beanspruchungen eines Mehrlagenrohres im 
Ruhezustand und beim Schuß dargestellt. 

Die Anzahl und die Länge der aufzuschrumpfenden Lagen richtet sich 
nach der Größe des Gasdruckes an der jeweiligen Stelle des Rohres. 
Dieser ist aus der Gasdruckkurve über der Rohrlänge zu ersehen (vgl. 
Bild 834). 

Auf den Bildern 837 bis 841 sind verschiedene Ausführungsarten der 
Mehrlagenrohre dargestellt, die allerdings zum größten Teil der Vergan- 
genheit angehören. 



293 




Bild 837. Mehrlagenrohr mit aufgeschrumpften Ringen. 
294 



Bild 838. 



Mehrlagenrohr mit aufgeschrumpftem Mantel. 




Bild 839. Mehrlagenrohr mit aufgeschrumpften Mänteln und 



Bild 840. Mehrlagenrohr mit zwei Mänteln und einer unter Zug- 
spannung gewickelten Drahtlage aus Bandstahl. 



Bild 841. Ausschnitt aus der Rohrwand des Mehrlagenrohres Bild 
840. 



8.1.1.3. Vollrohre mit Autof rettage 

Durch die Autofrettage oder Kaltrecku ng wird die Widerstandsfähigkeit 
der Vollrohre gegen den Gasdruck beim Schuß nach dem gleichen 
Grundprinzip erhöht, wie es bei den Mehrlagenrohren angewandt wird, 
d.h. es werden in den inneren Schichten der Rohrwand Druck-Eigen- 
spannungen und in den äußeren Schichten Zug-Eigenspannungen 
erzeugt. 

Da bei der Autofrettage der Spannungsverlauf in der Rohrwand nicht 
stufenweise aufgebaut wird wie bei den Mehrlagenrohren (vgl. Bild 



Ringen. 




Bild B41 




295 



836), sondern stetig (s. a v auf Bild 871 und 872), ist bei der 
Autofrettage eine noch gleichmäßigere Beanspruchung bzw. Aus- 
nützung des ganzen Rohrquerschnittes zu erreichen. 

Das Rohr wird bei der Autofrettage vor der letzten Fertigbearbeitung 
über die Streckgrenze hinaus belastet, z.B. durch Aufbringen eines 
hydraulischen Druckes im Rohrinneren. Bei dieser Belastung wird der 
innere und äußere Rohrdurchmesser etwa in gleichem Maße vergrößert, 
jedoch wächst die Dehnung und die Zugspannung infolge der verschie- 
den großen Durchmesser bzw. Dehnungslängen in den inneren Rohr- 
schichten schneller als in den äußeren. Die inneren Schichten werden 
zuerst über die Streckgrenze beansprucht und fließen. Je nach Auto- 
frettagegrad wird durch weitere Druckerhöhung die Fließzone nach 
außen erweitert, bis, z.B. bei einem Autofrettagegrad 1,0, der ganze 
Rohrquerschnitt fließt. Es besteht jetzt in dem Querschnitt eine etwa 
gleichmäßige Streck- oder Fließgrenzenbeanspruchung (vgl. Bild 871). 
Die plastische Dehnung ist in den inneren Rohrschichten am größten 
und fällt nach außen stetig auf Null ab. 

Beim Wegnehmen des Autofrettagedruckes würde die Außenschicht des 
Rohres wieder auf den Ausgangsdurchmesser zurückgehen, wenn die 
durch die plastische Verformung im Durchmesser bleibend vergrößerte 
Innenschicht keinen Widerstand entgegensetzen würde. Es entstehen 
jetzt in den äußeren Rohrschichten Zug-Eigenspannungen und in den 
inneren Rohrschichten Ruhe-Druck-Eigenspannungen, wobei sich in 
den mittleren Rohrschichten ein stetiger Übergang einstellt (vgl. Bild 

872) . 

Beim Schuß tritt jetzt aufgrund der Druck-Eigenspannungen eine 
gleichmäßige Spannungsverteilung in der Rohrwand auf, so daß eine 
gute Ausnutzung der Materialquerschnitte gegeben ist (s. o v auf Bild 

873) . 

Die bessere Spannungsverteilung in der Rohrwand durch die Auto- 
frettage kann wie folgt genutzt werden: 

kleinere Rohrwandstärke, 

geringere Werkstoffstreckgrenze und damit Verringerung der 
Sprödbruchgefahr und Verlängerung der Ermüdungslebensdauer sowie 
höherer Gasdruck 

als bei Voll röhren ohne Autofrettage. 

Zu der Berechnung der Autofrettagerohre sowie der Sprödbruchgefahr 
und der Ermüdungslebensdauer siehe Abschnitt 8.1 .7. 

Die Rohre werden zum Zwecke der Kaltreckung bzw. Autofrettage 
hydraulisch aufgeweitet. Der Rohrteil, der gereckt werden soll, wird 
vorne und hinten abgedichtet und dann mit Drucköl beaufschlagt (Bild 
842). 



296 




Bild 842. Schematischer Aufbau für eine hydraulische Autof rettage. 



Bei einem anderen Verfahren, das heute weniger verwendet wird, 
werden hintereinander Stahlbolzen (Stopfen) von jeweils etwas größe- 
rem Durchmesser durch das Rohr getrieben (Stopfenzugverfahren). 

8.1.1.4. Rohre mit auswechselbaren Futterrohren 

Um ausgeschossene Rohre wieder brauchbar zu machen, wurden früher 
die Rohre ausgebohrt und anschließend, im allgemeinen auf der ganzen 
Seelenlänge, mit einem dünnen, nicht selbsttragenden Rohr ausge- 
füttert. Die Futterrohre wurden in das Mutterrohr eingeschrumpft oder 
eingepreßt. Dabei handelte es sich um ein recht langwieriges Verfahren. 

Seit der Jahrhundertwende hat man die Futterrohre von vornherein 
konstruktiv vorgesehen, und zwar in zwei verschiedenen Ausführungs- 
arten: als feste oder lose Futterrohre. Die Futterrohre können sich über 
die ganze Länge des Rohres, wie auf Bild 843, oder nur über 
hochbeanspruchte Teile erstrecken. 




Bild 843. Rohr mit durchgehendem Futterrohr. 

Feste Futterrohre sind außen meist leicht kegelig und enthalten den 
Ladungsraum und die Bohrung mit den Zügen. Sie werden durch 
Einpressen oder Einschrumpfen eingesetzt. Das Ausbauen eines abge- 
nutzten Futterrohres geschieht ebenfalls wieder durch Erwärmen des 
Kernrohres und Wasserkühlung im Innern des Futterrohres oder durch 
Herauspressen in entgegengesetzter Richtung. Futterrohre dieser Art 
haben sich bewährt. Die Herstellung und der Ein- und Ausbau sind 
jedoch schwierig und aufwendig. Außerdem sind umfangreiche Werk- 
statteinrichtungen erforderlich, so daß sie nur in der Geschützfabrik 
ausgewechselt werden können. Für den Feldgebrauch mittlerer Kaliber 
wurden deshalb Rohre mit losen Futterrohren entwickelt. 



297 



Lose Futterrohre haben gegenüber den Kernrohren ein geringes radiales 
Spiel, so daß sie leicht, evtl. mit Hilfe eines transportablen hydrauli- 
schen Gerätes, ein- und ausgebaut werden können. Beim Schuß legt sich 
das Futterrohr nach einer begrenzten Aufweitung gegen die Wandung 
des Kernrohres an, so daß bei einer Steigerung des Gasdruckes beide 
Rohre zum Tragen kommen. 

Als Beispiel für einen komplizierten Rohraufbau wird im Bild 844 ein 
fünfteiliger Aufbau eines Flakrohres aus dem Zweiten Weltkrieg gezeigt. 




Bild 844. Flakrohr mit fünfteiligem Rohraufbau. 
8.1.1.5. Auswechselbare Rohre 

Bei Hochleistungsgeschützen mit einer relativ geringen Rohrlebens- 
dauer, wie z.B. bei den Kampfpanzerbordkanonen, ist es erforderlich, 
daß ausgeschossene Rohre einfach und schnell gegen neue ausgewech- 
selt werden können. 

Bild 833 zeigt eine dementsprechende Rohrkonstruktion. 

Das Rohr 1 ist mit dem Bodenstück 5 durch ein Bajonettgewinde 7 
(Steckgewinde, siehe auch Bilder des Abschnittes Schraubverschlüsse, 
8.1 .2.3) verschraubt. Es genügt ein geringes Drehen des Rohres, um die 
Bajonettkämme des Rohres und des Bodenstückes auseinanderzubrin- 
gen. Nunmehr kann das Rohr nach vorne aus der Jackenwiege 
herausgezogen werden. 

Das Bodenstück wird während des Rohrwechsels durch eine entspre- 
chende Vorrichtung in seiner Lage gehalten. 

Bild 845 zeigt ein Mantelrohr mit lose eingesetztem Seelenrohr. Hierbei 
ist das Seelenrohr mit geringem radialen Spiel eingebaut und stützt sich 
beim Schuß gegen das Mantelrohr ab, oder das Seelenrohr ist 
selbsttragend und hat im Mantelrohr nur zwei kurze Lagerstellen (im 
Bild nicht dargestellt). In diesem Falle kann das Spiel zwischen 
Seelenrohr und den Lagerstellen größer sein, so daß die Herstellung der 
Lagerung billiger ist. In beiden Fällen ist ein einfacher und schneller 
Seelenrohrwechsel möglich. 




Bild 845. Mantelrohr mit lose eingesetztem Seelen rohr. 
298 



8.1.1.6. 



Fertigung der Rohre 



Die vom Stahlwerk abgeschmiedeten, vorbearbeiteten und vergüteten 
Rohr- Rohlinge werden nach der amtlichen Abnahmeprüfung der mecha- 
nischen Werkstatt überstellt. 

Nachdem am Außendurchmesser entsprechende Lagerstellen angedreht 
worden sind, erfolgt auf Bohrbänken das Aufbohren und Honen auf das 
genaue Kalibermaß sowie das Ausarbeiten des Ladungsraumes. 

Die Züge werden auf besonderen Ziehbänken (Bild 846) in das Rohr 
eingeschnitten, wobei der mit vier bis acht Ziehmessern (von Zugbreite) 
versehene Ziehkopf der vorgesehenen Drallart entsprechend während 
des Zuges durch das Drall-Lineal gedreht wird. Schaltaggregate sorgen 
für die genaue Abstimmung der Bewegungen aufeinander wie Umschal- 
ten des Ziehkopfes entsprechend der Zahl der Züge, Steuerung der 
Ziehmesser gemäß der vorgeschriebenen Zugtiefe usw. 

Das Ziehen ist eine der diffizilsten und teuersten Bearbeitungsvorgänge 
bei der Rohrfertigung; es erfordert erklärlicherweise Bearbeitungsmittel 
höchster Güte und Präzision sowie größte handwerkliche Fertigkeit und 
Gewissenhaftigkeit, besonders bei Rohren mit hoher Werkstoff-Festig- 
keit. Die Spanabführung durch das Bohröl mittels besonderer Spülein- 
richtungen ist von großer Wichtigkeit; durch Messerbruch beim Ziehen 
kann u.U. das gänze Rohr unbrauchbar werden. 

Kop*"dl«n 




Bild 846. Drallnutenziehbank (schematisch). 



Nach dem Ziehen erst erfolgt die weitere Bearbeitung des Rohres wie 
das Drehen der Außenform, das Fräsen von Flächen und Ausnehmun- 
gen, das Bohren und Gewindeschneiden usw. 

Die Züge der Rohre kleinkalibriger Waffen werden in der Regel nicht 
eingeschnitten, sondern mit sog. Hämmermaschinen eingeschlagen. 

In Bild 847 ist der schematische Schnitt durch eine ,, Ringläufer- 
maschine mit vier umlaufenden Schlagbacken" bei der Bearbeitung 
eines vierzügigen MG- Rohres im Augenblick des Schlages dargestellt. 
Der Kern der Maschine mit den vier Hämmern 1 rotiert mit hoher 
Geschwindigkeit um das eingeführte Rohr 2; die im Rollenkäfig 3 
gelagerten, im Laufring 4 ablaufenden acht Rollen 5 schlagen beim 



299 



Umlauf des Kerns auf die über die innere Abrollbahn der Rollen 
hinausragenden Nocken 6 der Hämmer, so daß diese um die Nocken- 
höhe nach innen getrieben werden und dabei die Züge in das Rohr 
einarbeiten. Bei einer Drehzahl des Kerns von 400 U/min werden die 
vier Hämmer etwa 1900mal in der Minute von den Rollen überrollt. 

Diese spanlose Kaltformgebung besitzt die Vorteile kurzer Fertigungs- 
zeiten, hoher Maßgenauigkeit und — durch Ge füge Verdichtung — hoher 
Oberflächengüte bei ungebrochenem Fase rver lauf. 




Bild 847. Drall hämmermaschine. 



8.1.2. Verschlüsse 

Die Verschlüsse haben folgende Funktionen: 

Verschließen des hinteren Rohrendes, 

Abdichten des Ladungsraumes nach hinten (Liderung), 

Abfeuern der Treibladung und 

Auswerfen der Hülsen. 

Zu unterscheiden sind die Haupt- Verschlußarten: 

Fester Rohrboden (etwa ab 1450), 
Keilverschluß als Querverschluß (etwa ab 1870), 
Schraubverschluß als Längsverschluß (etwa ab 1870), 
Bodenverschluß als Querverschluß (1965). 



300 



8.1.2.1. 



Feste Rphrböden 



Der feste Rohrboden wird seit dem 14. JahrHundert bis heute (z.B. bei 
den Mörsern Bild 802 und 803) angewendet. Er ist der einfachste, 
leichteste und sicherste Verschluß des hinteren Rohrendes. 

Neben diesen Vorteilen hat dieser Verschluß den Nachteil, daß das 
Rohr "von vorne geladen werden muß, was noch eine ganze Reihe 
sonstiger Nachteile zur Folge hat (Abdichtung und Verdammung nach 
vorne schwierig; Spiel zwischen Geschoß und Rohrwand; kein Drall, es 
sei denn, es werden Geschosse mit Warzen verschossen; schwieriges 
Rohrreinigen). 

Bei den Mörsern mit kurzen Rohren, großer Erhöhung, kleiner v Q und 
geringem Gasdruck wirken sich die Nachteile nicht so stark aus, so daß 
hier der Verschluß mit festem Rohrboden mit Vorteil zu verwenden ist. 



8.1.2.2. Keilverschlüsse 

Nach vielen Versuchen (seit dem 14. Jahrhundert), ,, Hinterlade- 
kanonen" mit Längs- oder Querverschlüssen zu bauen, ist es erst um die 
Mitte des 19. Jahrhunderts gelungen, Verschlüsse mit brauchbaren 
Dichtungen, sogenannten Liderungen (Abschnitt 8.1 .2.5), herzustellen. 
An der Liderung' waren alle früheren Konstruktionen gescheitert. 

Es wurden zahlreiche Quer- und Längsverschlüsse entwickelt, wovon 
zwei Arten sich bis heute erhalten haben, nämlich der Flachkeilver- 
schluß und der Schraubverschluß. 

Bodenstücke 

Die Hinterladerverschlüsse erfordern im allgemeinen ein besonders 
geformtes „Bodenstück" am hinteren Ende des Rohres oder Mantel- 
rohres, welches größere radiale Abmessungen hat als das Rohr selbst. 
Früher hat man diese Bodenstücke mit dem Rohr zusammengeschmie- 
det (vgl. Bild 837 und 843). Heute werden die Bodenstücke aus 
Gründen der Fertigung, Auswechselbarkeit und der Festigkeit der 
Rohre auf das Rohr geschraubt, denn die hochbeanspruchten und durch 
Vergüten hochgezüchteten Rohre sind möglichst ohne harte Übergänge, 
Kerben, Verdickungen und Aussparungen auszuführen, insbesondere 
wenn diese sich nicht der allgemeinen Kreisform des Rohres anpassen. 

Die Befestigung der Bodenstücke am Rohr geschieht entweder durch 
Spannschrauben in Verbindung mit einem Bund am hinteren Rohrende 
(Bild 832 und 848) oder durch eine Bajonettverschraubung (Steck- 
gewinde, Bild 833). 

Am Bodenstück sind die Rohrhalter befestigt, über die die Rohrbremse 
und der Rohrvorholer mit dem Rohr verbunden sind. 



301 



Bild 848. Bodenstück befestigung mit Rohrbund und Spann- 
schraube. 

Heute wird der Querverschluß fast nur noch als Flachkeil-Schubkurbel- 
verschluß ausgeführt. Der Verschlußkeil ist in der Grundform ein 
rechteckiger Block, der durch Verschieben in einer entsprechenden 
Bodenstückaussparung die hintere Rohröffnung verschließt bzw. für das 
Laden freigibt. Die Verschiebung des Keiles geschieht auf einer zum 
Seelenrohrende um etwa 1° 26' geneigten Bahn, so daß er beim 
Schließen gegen das Rohrende bzw. gegen den Hülsenboden einer 
geladenen Patrone drückt. Der Verschlußkeil ist eigentlich selbst kein 
Keil. 

Die Bewegung des Verschlußkeiles erfolgt durch einen Doppelhebel. Ein 
Arm bildet eine Handkurbel außerhalb des Bodenstückes, und der 
zweite Arm im Inneren des Bodenstückes hat an seinem Ende ein 
Gleitstück oder eine Rolle, die in eine Nut des Keiles eingreift, die so 
angeordnet ist, daß beim Drehen der Handkurbel der Verschlußkeil auf- 
oder zugeht. 

Ein Hauptvorteil dieses Verschlusses besteht bei Munition mit Hülsen 
darin, daß auf dem letzten Teil des Schließvorganges die Schlagbolzen- 
spitze erst dann gegenüber dem Zündhütchen stehen kann, wenn der 
Keil die Rohröffnung ganz verschlossen hat und außerdem formschlüs- 
sig verriegelt ist, indem der Gleitsteinarm etwa in der Keilbewegungs- 
richtung und die Nut etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Keiles 
steht. Hierdurch ist es unmöglich, daß sich ein Schuß bei noch nicht 
ganz geschlossenem Rohr lösen kann. 

Der Bewegungsrichtung des Verschlußkeiles entsprechend unterscheidet 
man 

Horizontalkeilverschlüsse, wenn der Keil nach links oder rechts öffnet 
(Bilder 849, 850,851,852), 

Fallkeilverschlüsse, wenn der Keil nach unten öffnet (vgl. Bild 833), 
und 

Hubkeilverschlüsse, wenn der Keil nach oben öffnet (vgl. Bild 832). 

Am einfachsten ist der Horizontalkeilverschluß aufgebaut. Das Keil- 
gewicht bestimmt die Konstruktion der Bewegungsmechanik nur 



302 



hinsichtlich der Reibungskräfte und der Massenträgheit, die beide von 
der Erhöhung unabhängig sind. 

Bei dem Fallkeilverschluß ist die Kraft beim Schließen größer als beim 
Horizontalkeilverschluß und beim öffnen fällt der Keil mit Beschleuni- 
gung nach unten. Es müssen Ausgleichfedern und Dämpfungselemente 
vorgesehen werden. Bei großem Erhöhungsbereich kommt noch hinzu, 
daß die Kraftunterschiede mit zunehmender Erhöhung kleiner werden, 
was ebenfalls berücksichtigt werden muß. 

Bei dem Hubkeilverschluß sind die Verhältnisse ähnlich, nur in 
umgekehrter Richtung. 

Bei Geschützen mit schneller Feuerfolge wird das öffnen und Schließen 
des Verschlusses automatisiert. Die Handkurbel ist in der Ruhelage von 
der Schubkurbelwelle getrennt. Dafür ist im allgemeinen ein weiterer 
Hebel mit der Schubkurbelwelle verbunden. Dieser Hebel schlägt beim 
Rück- oder besser beim Vorlauf gegen einen Anschlag an der Wiege, 
verdreht sich, öffnet den Keil und spannt gleichzeitig eine Feder. Diese 
Schließerfeder schließt den Keil wieder, wenn die Sperre des Verschluß- 
keiles durch den Hülsenrand der geladenen Patrone oder durch die 
Betätigung eines Handhebels gelöst wird. 




Bild 849. Flachkeil des Horizontal-Schubkurbelverschlusses 
System Ehrhardt (Rheinmetall 1902). 



303 



Vorteile des Keilverschlusses: 

Der Keilverschluß ermöglicht eine schnelle Feuerfolge. 

Die Sicherheit gegen ein Schießen mit nicht ganz geschlossenem 
Verschluß ist gewährleistet. 

Der Bewegungsmechanismus ist verhältnismäßig einfach. 
Er ist gut geeignet für eine automatische Betätigung. 




Bild 850. Horizontal-Flachkeit-Schubkurbelverschluß. 



Nachteile des Keilverschlusses: 

Der Keilverschluß läßt sich nicht auf einfache Weise mit der plasti- 
schen Liderung kombinieren (s. Abschn. 8.1.2.5). Bisherige Versuche 
ergaben äußerst komplizierte Konstruktionen. 

Der Keilverschluß ist etwas schwerer und länger als der Schraubver- 
schluß. 



304 



Bild 851. 



Horizontalkeilverschluß mit Schubkurbel für Kaliber 
105 mm (geöffnet). 




Bild 852. 



Horizontalkeilverschluß mit Schubkurbel für Kaliber 
105 mm (geschlossen). 



305 



8.1.2.3. Schraubverschlüsse 

Für die Schraubverschlüsse gelten die gleichen Ausführungen bezüglich 
der Verschlüsse für Hinterladerrohre sowie für die Bodenstücke, die als 
Einleitung des Abschnittes 8.1 .2.2, Keilverschlüsse, gemacht wurden. 

Bei den heutigen Schraubverschlüssen wird ein Verschlußstopfen, Ver- 
schlußblock genannt, mit einem Bajonettgewinde (Steckgewinde) axial 
in das hintere Ende des Rohres bzw. Bodenstückes gesteckt, durch 
Drehung verschraubt und verriegelt. Der Verschlußblock wird schwenk- 
bar und drehbar von einem Verschlußträger getragen. Durch Betätigen 
eines Handgriffes wird die Steck- und Drehbewegung durchgeführt. 

Um das Gewinde des Verschlußblockes auf einem möglichst großen Teil 
des Umfanges tragen zu lassen, ist es in seinem Durchmesser mehrfach 
abgestuft, so daß nur ein kleines Umfangsegment ohne Gewinde für das 
Einstecken der Gewindestufen mit dem größten Durchmesser erforder- 
lich ist (Stufenschraube). 



Bilder 853 und 854 zeigen einen Schraubverschluß mit Dreifach- 
Stufenschraube für Kaliber 1 55 mm geöffnet und geschlossen. 



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Bild 853. 



Schraubverschluß für Kaliber 155 mm (geöffnet). 



306 



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Bild 854. Schraubverschluß für Kaliber 155 mm (geschlossen). 

Bild 855 stellt einen Schraubverschluß im Schnitt dar. 

Auf Bild 856 (vgl. auch Bild 804) ist der Schraubverschluß des 
rückstoßfreien Leichtgeschützrohres zu sehen. Damit die Pul vergase aus 
der perforierten Patronenhülse nach hinten ausströmen können, sind 
der hintere Teil des Rohres und das Bodenstück 4 im Durchmesser 
wesentlich größer ausgeführt als die Patronenhülse. Die vier Düsen 
(Rückstrahlöffnungen) für das nach hinten strömende Pulvergas (bei 
geschlossenem Verschluß) sind auf beiden Bildern zu erkennen. 

Die Schraubverschlüsse werden meist von Hand geöffnet und geschlos- 
sen. 

Wenn sie automatisch betätigt werden müssen, etwa wegen Zusammen- 
arbeit mit vollautomatischen Ladeeinrichtungen (Bild 895), sind auf- 
wendige Konstruktionen erforderlich. 

Ähnliches gilt auch für den Schraubverschluß auf Bild 814, der 
allerdings mit Gleitklauen 4 an zwei Schienen 2 an der Turmdecke beim 
Öffnen und Schließen entlanggleitet. 

Vorteile des Schraubverschlusses: 

Leichte und kurze Bauart, 

verwendbar für alle Liderungsarten, vor allem für die plastische 
Liderung (s. Abschn. 8.1.2.5 und Bild 855). 



307 




Bild 855. Schraubverschluß mit plastischer Liderung und Treib- 
ladungsanzünder. 



Nachteile des Schraubverschlusses: 

Die mit dem Schraubverschluß zu erreichende Feuerfolge ist relativ 
klein. 

Der Mechanismus für das Öffnen, Schließen und Verriegeln ist 
komplizierter und langsamer. 

Der Verschluß ist für das Automatisieren ungeeignet und führt zu 
komplizierten Konstruktionen. 

308 



Der Verschlußblock steht mit seiner Abfeuerungseinrichtung schon 
hinter der Treibladung, bevor er verriegelt ist. Durch Fehler im Gerät 
oder Bedienungsfehler könnte der Schuß bei nicht verriegeltem Ver- 
schlußblock fallen. 

Die Herstellung ist aufwendig. 




Bild 856. Schraubverschluß des rückstoßfreien Leichtgeschützes 
(vgl. auch Bild 804); 

1 Öffnerhebel, 2 Verschlußgelenkplatte, 3 Verschluß- 
block, 4 Bodenstück, 5 Abzugsblock, 6 Rückstrahl- 
öffnungen. 

8.1.2.4. Bodenverschluß 

Die Bilder 857 und 858 zeigen einen neuartigen Querverschluß, der mit 
einer Ladeeinrichtung kombiniert eine schnelle Feuerfolge ermöglicht. 

Der Bodenverschluß umklammert U-förmig eine am hinteren Rohrende 
angeschmiedete rechteckige Führungsplatte, so daß er sich vertikal 
verschieben kann. 

In der unteren Stellung deckt die hintere Wand des Verschlusses die 
hintere Öffnung des Rohres ab, wie es beim Keilverschluß die Vorder- 
fläche des Verschlußkeiles tut. In der oberen Stellung geben die 
üblichen Aussparungen wie beim Verschlußkeil und Bodenstück des 
Keilverschlusses die Rohröffnung zum Laden frei. 

In der hinteren Wand sind die Abfeuerungs- und Liderungselemente 
untergebracht, die sonst im Verschlußkeil angeordnet sind (auf den 
Bildern nicht eingezeichnet). 



309 



Geöffnet wird der Verschluß durch zwei Rollen, die beim Vorlauf des 
Rohres auf Auflaufschienen nach oben rollen und dabei den Boden- 
verschluß anheben. Nach dem Laden fällt der entriegelte Verschluß 
nach unten und verschließt das Rohr. (Wegen der Ladeeinrichtung siehe 
Abschn. 8.3). 




Bild 857 . Boden Verschluß (Ansicht). 




Bild 858. Bodenverschluß mit Ladeeinrichtung (Schnitt). 

Vorteil des Bodenverschlusses: 

Dieses Verschluß- und Ladesystem ergibt eine besonders große Feuer- 
geschwindigkeit. 

Nachteile des Bodenverschlusses: 

Wie schon bei den Bodenstücken behandelt, ist die relativ dicke an das 
Rohr angeschmiedete Führungsplatte mit den starken Querschnitts- 
veränderungen ungünstig. 

Es ist eine besondere Rohrhaltekonstruktion zum Anschluß von 
Rohrbremse und Rohrvorholer am Rohr vorzusehen. 

8.1.2.5. Liderungen 

Das Dichten der Verschlüsse, die sogenannte Liderung, war und ist in 
Einzelfällen auch heute noch das große Problem bei den Verschlüssen 



310 



Bild 859. 

Original- Broadwell- 
Liderungsring aus Stahl. 



Bild 860. 
Abwandlung des 
Broadwell-Ringes aus Stahl. 



Bild 861. 

Liderungsring aus Kupfer. 




311 



der Hinterladerrohre. Erst um die Mitte des 19. Jahrhunderts kamen 
brauchbare Liderungen auf und damit auch die Hinterladerrohre. 

Von den unzähligen bis heute entwickelten Liderungen haben sich drei 
Arten erhalten, und zwar die 

Ringliderung (Broadwell-Ringliderung, etwa ab 1860; 

neue Ringliderung Rheinmetall, etwa ab 1940), 

Plastische Liderung (Bangesche Liderung, ab 1876) und 
Hülsenliderung (etwa ab 1880). 
Ringliderungen 

Ringliderungen werden im allgemeinen bei Keilverschlüssen und hülsen- 
losen Beuteltreibladungen verwendet. 

Eine Anwendung bei Schraubverschlüssen ist möglich, aber nicht zweck- 
mäßig. 

Bild 859 zeigt den Original-Broadwell— Liderungsring aus Stahl. Die 
Ringe nach den Bildern 860 und 861 sind Abwandlungen. 

Die Liderungsringe lagern im allgemeinen in einem Bodenring, der am 
Ende des Seelenrohres angebracht ist. 

Die Ringe dichten den Verschluß, indem der Druck der beim Schuß 
entstehenden Pulvergase den Liderungsring gegen die Rohr- bzw. 
Bodenringwand und gegen den Keileinsatz preßt und dadurch die 
Fugen schließt. 

Im Zweiten Weltkrieg entwickelte Rheinmetall für die 15 cm s.F.H. 18 
einen Keilverschluß mit einem neuartigen Liderungsring, der für die 
Pz H 155 mm M109 G (Bild 823) weiterentwickelt wurde. 

Bild 862 stellt diese Liderungskonstruktion dar. Der Liderungsring hat 
ein Winkelprofil, dessen Schenkel dünn sind, bei geöffnetem Keil etwas 
mehr als rechtwinklig zueinander stehen und in feinen Lippen aus- 
laufen. 

Diese Merkmale des neuen Liderungsringes bewirken, daß die Lippen 
bei geschlossenem Keil unter Vorspannung anliegen und die Dichtung 
auch bei kleinen Gasdrücken sofort eintritt. 

Das Innere des Bodenringprofiles hat einen Wulst, der den Liderungs- 
ring beim Laden schützt und das Herausfallen der Treibladung bei 
großer Erhöhung verhindert, weil der Wulstring zum Rohr exzentrisch 
verläuft und der untere Teil des Wulstringes etwas in den Ladungsraum- 
durchmesser hineinragt. Der Wulst verhindert auch, daß die Treibladung 
auf dem Zündloch aufliegt. 



312 




3 2 4 7 5 6 1 



Bild 862. Ringliderung, Konstruktion Rheinmetall; 

1 Rohr, 2 Bodenstück, 3 Verschlußkeil, 4 Keileinsatz, 
5 Bodenring, 6 Wulst, 7 Liderungsring. 



Vorteile der Ringliderung: 

Sie ermöglicht, daß auch bei hülsenloser Treibladung der Keilver- 
schluß mit allen seinen Vorteilen (s. Abschnitt 8.1.2.1) eingesetzt 
werden kann. 

Einsparen der teuren und schweren Hülsen für die Treibladung. 
Nachteil der Ringliderung: 
Verschmutzung und Beschädigung müssen vermieden werden. 

313 



Plastische Liderungen 

Plastische Liderungen werden heute noch in der fast gleichen Ausfüh- 
rung wie seit 1876 bei Schraubverschlüssen und hülsenlosen Treibla- 
dungen verwendet. Eine Anwendung bei Keilverschlüssen führt in der 
vorliegenden Form zu sehr komplizierten Konstruktionen. 

Auf Bild 855 ist ein Schraubverschluß mit plastischer Liderung dar- 
gestellt. 

In den Ladungsraum ragt der Liderungspilz. Beim Schuß drückt der 
Gasdruck den Pilz nach hinten, wobei der plastische Liderungsring je 
nach Stärke des Gasdruckes mehr oder weniger zusammengepreßt wird. 
Der Liderungsring gibt den Druck an die Rohrwand, den Pilz und den 
Verschlußblock weiter und dichtet dabei alle möglichen Spalten gegen 
den Gasdruck ab. Für die Dichtung ist günstig, daß der Druck in dem 
plastischen Liderungsring immer größer als der Gasdruck ist, und zwar 
im Verhältnis der Fläche des Pilzes zur Ringfläche des plastischen 
Liderungsringes. 

Vorteile der plastischen Liderung: 

Die Dichtung der plastischen Liderung ist gut und sicher. 

Die Liderung ist relativ unempfindlich gegen Verschmutzung, und es 
kann bei geöffnetem Keil sowohl das Rohrende wie auch die Liderung 
gut übersehen und gereinigt werden. 

Das Ladungsrohr ist glatt und ohne Einbauteile, die beim Laden 
verletzt werden könnten. 

Nachteile der plastischen Liderung: 

Diese Liderung konnte bisher nicht beim Keilverschluß eingeführt 
werden, so daß alle Nachteile des Schraubverschlusses in Kauf genom- 
men werden müssen. 

Das Seelenrohr ist geringfügig länger als im Falle der Ringliderung. 
Hülsenliderungen 

Durch die Hülsen liderung wird das Problem der Dichtung vom Ver- 
schluß auf die Munition übertragen. Beim Verschießen von Munition 
mit liderungsfähigen Hülsen preßt der Druck der Pulvergase die Wände 
der Hülse gegen die Lad ungsra umwände, so daß eine vollständige und 
sichere Dichtung gegen die Pulvergase entsteht. 

Die Hülsen liderung ist für alle Verschlußarten verwendbar. 

Vorteile der Hülsenliderung: 

Vollständige und sichere Dichtung. 

Relativ geringe Empfindlichkeit gegen Schmutz und Beschädigung. 



314 



Keine Lebensdauerfragen für die Liderung, da sie bei jedem Schuß 
erneuert wird. 

Große Feuergeschwindigkeit durch die Patronenmunition. 

Einfacher Verschluß. 

Einfache Abfeuerung. 

Guter Schutz der Treibladung. 

Nachteile der Hülsenliderung: 

Kosten für die Hülsen. 

Gewicht der Hülsen im Hinblick auf das Laden und den Nachschub, 
insbesondere bei größeren Kalibern. 

Auffangen und Unterbringen der ausgeworfenen Hülsen bei geschlos- 
senen Kampfräumen. 

Beseitigung der CO-Gase aus den aufgefangenen Hülsen. 



8.1.2.6. Abfeuerungen 

Laut Munitionsblatt 1300-0102-1 vom Februar 1969 der Bundeswehr 
wird die Verbrennung der Treibladung durch An zünde lernen te ausge- 
löst. (Die Auslösung einer Detonation geschieht durch Zündelemente. ) 

Das Anzünden der Treibladung, gegebenenfalls über eine Beiladung, 
geschieht in jedem Falle durch einen Treibladungsanzünder, der aus 
einem An Zündhütchen oder einer elektrischen Zündschraube und einer 
Verstärkungsladung besteht. 

Bei den Abfeuerungen sind zu unterscheiden: 

Abfeuerungen von Patronenmunition mit Treibladungsanzünder an 
der Patrone, 

Abfeuerungen von getrennter Munition ohne Treibladungsanzünder an 
der Treibladung. 

Abfeuerungen von Patron enmunition 

Die Patronen-, Aufsteck- und Mörsermunition hat einen Treibladungs- 
anzünder mit Anzündschraube und Verstärkungsladung (vgl. Bild 833), 
der in den Boden der Hülse oder des Leitwerkschaftes bei Mörsern 
eingeschraubt oder eingepreßt ist und der die Treibladung anzündet. 

Keil-, Schraub- und Bodenverschlüsse haben eine Abf euerungseinrich- 
tung mit einem unter Federdruck stehenden Schlag- oder Zündbolzen 
(Bild 833), je nachdem, ob der Treibladungsanzünder ein Anzündhüt- 
chen hat, das durch einen Schlag gezündet wird, oder eine elektrische 
Zündschraube, die auf einen Stromstoß reagiert. 



315 



Der Schlagbolzen wird beim Öffnen des Verschlußkeiles nach hinten 
gezogen, wobei die Feder des Bolzens gespannt wird. In der Endstellung 
wird der Bolzen verriegelt. 

Beim Abfeuern werden durch Abzugsleine, Abzugshebel, Abfeuerungs- 
knopf und Elektromagnet der Schlagbolzen entriegelt, so daß er durch 
den Federdruck nach vorne schnellt und das mechanische Anzündhüt- 
chen des Treibladungsanzünders durch den Schlag zündet. 

Im allgemeinen haben die Verschlüsse einen „Wiederspannabzug", mit 
dem das Spannen des Schlagbolzens auch ohne Öffnen des Verschlusses 
beliebig wiederholt werden kann. 

Der Zündbolzen für die elektrische Zündschraube geht beim öffnen des 
Verschlusses nach hinten, setzt sich beim Schließen auf die Zündschrau- 
be der Patrone und stellt damit die elektrische Verbindung für den 
Ab f euer ungsstrom stoß her. 

Bei dem Mörser (Bild 803) als Vorderladerrohr mit festem Rohrboden- 
Verschluß ist am Rohrboden ein fester Schlagbolzen angebracht, auf 
den das Zündhütchen beim Einwerfen der Patrone in das Rohr auftrifft. 
Es gibt auch Mörser mit beweglichen Schlagbolzen, die ähnlich den bei 
den beweglichen Verschlüssen beschriebenen arbeiten. 




Bild 863 zeigt eine elektromagnetische Abfeuerung, bei der die Schlag- 
bolzenfeder durch einen Elektromagneten ersetzt ist, der im Augenblick 
der Abfeuerung durch Drucktaste unter Strom gesetzt wird und einen 
Anker mit Schlagbolzengegen das Anzündhütchen schlagen läßt. 

Auf Bild 864 ist ein Stoßgenerator zu sehen, der als Notabfeuerung von 
elektrischen Anzündschrauben dient, falls die Stromversorgung des 
Bordnetzes des Gerätes ausfällt. 




Bild 864. 

Stoßgenerator als Notabfeuerung. 



Mit einem kräftigen Stoß mit der Hand auf die obere Kappe wird ein 
Induktionsstrom erzeugt, der in einem Kondensator gepuffert wird, um 
zur elektrischen Anzündschraube abzufließen und die Anzündung der 
Treibladung auszulösen. 

Abfeuerung von getrennter Munition 

Die getrennte Munition mit ihren Beuteltreibladungen hat keinen 
Treibladungsanzünder. Sie verwendet einen separaten Treibladungs- 



317 



/ 












i 


l 


1 












*SS . * v / /VA 









Bild 865. Treibladungsanzünder- Abschußeinrichtung mit Magazin 
und automatischer Zuführung. 

anzünder (Zündhülse, Primer, Zündpatrone), der innerhalb des Ver- 
schlusses verschossen wird, wobei die Flamme der Verstärkungsladung 
des Primers durch einen Zündkanal die Beiladung und damit die gesamte 
Treibladung anzündet. 

Der Primer gleicht in der äußeren Form den Hülsen der Patronen für 
Handfeuerwaffen. Im Bild 832 und 865 sowie auch im Bild 855 sind 
Primer-Abfeuereinrichtungen in einem Keilverschluß und in einem 
Schraubverschluß dargestellt. Die Verschlüsse auf Bild 832 und 865 
haben Treibladungsanzünder-Magazine, aus denen automatisch nach 
jedem Schuß ein neuer Primer zum Abfeuern in das Patronenlager 
gebracht wird. Das Abfeuern der Primer erfolgt in ähnlicher Weise mit 
einem Schlagbolzen wie bei der Abfeuerung der Patronenmunition. 



8.1.2.7. Hülsenauswerfer 

Die Verschlüsse für Munition mit Hülsen haben einen Hülsenauswerfer, 
der nach jedem Schuß die Hülsen auswirft. 

Der Auswerfer besteht aus zwei Doppelhebeln und ist im Bodenstück 
vor dem Verschlußkeil gelagert. 

Die langen Hebelarme haben Auswerferkrallen, die nach dem Laden 
einer Patrone vor dem Hülsenbodenrand liegen, und Haken, die den 
Verschlußkeil nach dem öffnen festhalten, damit die beim öffnen 



318 



gespannte Verschluß- Schließerfeder den Keil nicht sogleich wieder 
schließt. 

Gegen die kurzen Hebelarme der Doppelhebel schlagen beim Öffnen des 
Verschlußkeils zwei Nocken. Dieser Schlag auf die kurzen Hebelarme 
bewegt die langen Arme nach hinten, so daß die vor dem Hülsenrand 
befindlichen Auswerferkrallen die Hülsen mitnehmen und auswerfen. 

Zum Schließen des Verschlusses werden die den Keil haltenden Aus- 
werferhaken nach vorn geschwenkt. Das geschieht beim Laden durch 
Anschlag des Hülsenbodens gegen die Auswerferkrallen oder beim 
Schließen des Verschlusses ohne Laden durch einen Handhebel. 



8.1.3. Mündungsbremsen 

Die Mündungsbremsen werden an der Mündung der Geschützrohre 
angebracht (Bilder 806 bis 810, 815 bis 820, 823 und 832). Sie haben 
den Zweck, die Rücklaufenergie des Geschützrohres, die beim Schuß 
entsteht, klein zu halten und damit die Brems-Rückstoßkraft auf das 
Geschütz zu verringern. Dies wird dadurch erreicht, daß man die an der 
Rohrmündung ausströmenden Pulvergase auf Prallflächen der Mün- 
dungsbremse auftreffen läßt. Die Gase werden dabei möglichst weit- 
gehend nach hinten abgelenkt und erzeugen auf die Mündungsbremse 
eine Kraft nach vorne, die das nach hinten zurücklaufende Rohr 
abbremst. 

Die Wirkung der Mündungsbremse wird teilweise dadurch begrenzt, daß 
keine Belästigung der Geschützbedienung oder Schäden an der Waffe 
durch zu weit nach hinten abgelenkte Pulvergase entstehen dürfen. 

Die Mündungsbremsen können einen Satz von Prallflächen (Einkam- 
mer-Mündungs bremsen) oder mehrere Sätze von Prallflächen haben 
(x- Kammer- Mündungsbremsen). 

Ausführliches über die Wirkung und Berechnung der Mündungsbremsen 
siehe Abschnitt 9.7 und 8.2.1.1. 



8.1.4. Rauchabsauger 

Der Rauchabsauger (Bilder 808, 810, 812, 813, 823 und 833) wird bei 
Geräten mit geschlossenem Kampfraum am Rohr angebracht, um die 
nach dem Schuß noch im Rohr befindlichen Gase nach vorne abzusau- 
gen, damit beim öffnen des Verschlusses keine schädlichen Pulvergase 
in den Kampfraum dringen. 

Die Arbeitsweise des Rauchabsaugers sei anhand des Schnittbildes 866 
erläutert. Das Geschoß läuft von links nach rechts durch das Rohr. 
Sobald das hintere Ende des Geschosses die schrägen Kanäle im Rohr 



319 



freigibt, strömt Puivergas in die Druckkammer. Wenn das Geschoß das 
Rohr verläßt, sinkt der Druck der Pul vergase im Rohr, und die Gase, die 
in der Kammer unter Druck stehen, strömen durch die schrägen 
Bohrungen auf die Rohrmündung zu und reißen die Pul vergase im Rohr 
mit nach vorne ins Freie, besonders wenn der Verschlußkeil sich öffnet 
(Injektorwirkung). 




Bild 866. Rauchabsauger (Schnitt). 



8.1.5. Wärmeschutzhüllen 

Geschützrohre, insbesondere lange, schlanke Kanonenrohre, verbiegen 
sich bei Temperaturunterschieden an der Oberfläche, was zur Vermin- 
derung der Treffgenauigkeit führt. 

Wenn zum Beispiel die Sonne einseitig auf ein kaltes Rohr scheint oder 
kalter Wind ein warmes Rohr anbläst, wird sich die erwärmte Seite des 
Rohres dehnen bzw. die abgekühlte Seite zusammenziehen, was eine 
Verbiegung des Rohres bedeutet. Um dies zu vermeiden, erhalten Rohre 
eine wärmeisolierende Schutzhülle. 

Das Rohr auf Bild 833 hat eine Wärmeschutzhüllen-Konstruktion aus 
glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). 



8.1.6. Berechnung der Geschützrohre 

Aufgabe der Festigkeitsberechnung der Geschützrohre ist, unter Berück- 
sichtigung der ballistischen und konstruktiven Erfordernisse entweder 
bei einem gegebenen Gasdruckverlauf längs des Rohres die Rohrwand- 
dicke zu optimieren und dann den Rohrwerkstoff zu bestimmen oder 
aber für bestimmte Rohrabmessungen und einen bestimmten Werkstoff 
den zulässigen Gasdruckverlauf festzulegen, wobei in beiden Fällen 
für das Geschützrohr eine ausreichende Sicherheit gegen spontanes 
Zerlegen, Reißen infolge Werkstoffermüdung und unzulässige bleiben- 
de Formänderungen gewährleistet sein muß. Darüber hinaus werden 
die Rohraufweitungen bei elastischer Dehnung unter Schußgasdruck 
und die Wärmedehnung bestimmt. 



320 



Für autofrettierte Rohre werden zusätzlich die für den Autof rettage- 
vorgang erforderlichen Kennlinien berechnet (s. 8.1.6.2, Berechnung 
der Vollrohre mit Autof rettage) . 

Je nach Geschütztyp, Ladung und Geschoßmasse entstehen beim Schuß 
maximale Gasdrücke zwischen 200 und 7000 bar. 

Die Festigkeitsberechnung richtet sich nach der Munitionsart, die in 
dem zu berechnenden Rohr die höchsten Gasdrücke erzeugt. 

Die Spitzenwerte des zeitlichen Gasdruckverlaufs sind von Rohrhinter- 
kante bis zu einer bestimmten Stelle weiter vorn gleich hoch. Von 
dieser Stelle an nach vorn hin nimmt der Gasdruck ab. Die Festigkeits- 
berechnung ist also für alle die Querschnitte längs des Rohres getrennt 
durchzuführen, bei denen sich unterschiedliche Beanspruchungen ent- 
sprechend dem dort herrschenden Gasdruck, den dort vorhandenen 
Rohrabmessungen (innen, außen, ggf geschwächt durch Querbohrun- 
gen in der Rohrwand oder gestützt durch das Bodenstück) und dem 
dort ggf. vorhandenen Eigenspannungszustand ergeben. 

Bei der Angabe von Gasdrücken laut nachstehender Aufstellung handelt 
es sich um die zeitlichen Spitzenwerte im hinteren Rohrabschnitt, der 
vom vollen Gasdruck beaufschlagt wird 

Konstruktionsgasdruck, 

das ist der theoretische Gasdruck, bei dem eine schädliche bleibende 
Formänderung gerade noch vermieden würde. 

Abnahmegasdruck (bzw Gasdruck eines Überdruckbeschusses), 

das ist der Gasdruck, mit dem das neue Geschützrohr und der Ver- 
schluß ein- oder mehrmals belastet werden, um deren Sicherheit 
zu überprüfen und örtliche Spannungskonzentrationen, die die Er- 
müdungslebensdauer beeinträchtigen könnten, abzubauen. Dieser 
Gasdruck liegt unterhalb des Konstruktionsgasdrucks, jedoch über 
dem maximal zulässigen Gasdruck. Der Gasdruck einer besonderen 
Überdruckmunition soll also so eingestellt sein, daß er mit 99,7% 
Wahrscheinlichkeit, d. h. mit seinem Streuband, das durch die drei- 
fache Standardabweichung' ) des Überdrucks (± 3 o (ü) ) um den 
mittleren Abnahmegasdruck nach oben und unten begrenzt ist, in 
den Bereich zwischen Konstruktionsgasdruck und maximal zulässi- 
gem Gasdruck (ggf plus Sicherheitsspanne) fällt. 



1) Siehe Abschnitt 5, Anwendung der Wahrscheinlichkeitsrechnung, 
und DIN 1319, Bl. 3. 



321 



Maximal zulässiger Gasdruck; 



dieser Gasdruck darf außer bei der Abnahme auch unter ungunstigen 
Bedingungen nicht überschritten werden. Der Sicherheitsabstand 
zum Konstruktionsgasdruck beträgt bei Panzerkanonen etwa 5% des 
Konstruktionsgasdrucks, bei Haubitzen aus Rücksicht auf die Ermü- 
dungslebensdauer etwa 10%, bei dünnwandigen Rohren bis zu 40%. 
Dieser maximal zulässige Gasdruck ist praktisch gleich der oberen 
Grenze des 99,7%igen Streubandes bei maximaler Pulvertemperatur 
(für Geschütze in gemäßigten Klimazonen 50°C bzw. 40°C bei Ra- 
ketengeschossen), d. h. er liegt um die dreifache Standardabwei- 
chung des Gasdrucks bei 50°C (bzw. 40°C) über dem Gasdruck bei 
50°C (bzw. 40 Ü C). 

Mittlerer Gasdruck bei 50°C PT' K 

liegt um 3a der Gasdruckwerte bei 50°C PT unter dem maximal zu- 
lässigen Gasdruck und sollte als Bezugswert für die Ermüdungsle- 
bensdauer verwendet werden. 

Gebrauchsgasdruck bei 21°C PT 

ist der mittlere Gasdruck bei 21°C Pulvertemperatur; dieser Gas- 
druck sollte unter mitteleuropäischen Verhältnissen als Bezugs- 
wert für die Verschleißlebensdauer der Geschützrohre verwendet 
werden. 

Da die modernen Geschützbaustähle unter den dynamischen Verhält- 
nissen eines Schusses eine Streckgrenze aufweisen, die nur sehr wenig 
über der statisch gemessenen liegt, wird die Festigkeitsberechnung auf 
den wahren Gasdrücken aufgebaut, die am genauesten piezoelektrisch 
gemessen werden können. Bei einigen Erprobungsvorhaben ist die 
weniger aufwendige Gasdruckmessung mit Kupferstauchkörpern weiter- 
hin üblich. Da die Kupferstauchkörper nicht nur auf den Spitzengas- 
druck, sondern auch auf den zeitlichen Verlauf des Gasdrucks reagieren 
und das im Herstellerwerk der Kupferstauchkörper angewandte Eich- 
verfahren auf den Gasdruckverlauf im Geschützrohr nicht exakt abge- 
stimmt ist, liegt der sogenannte Kupfergasdruck p Cu erfahrungsgemäß 
häufig unter dem sogenannten Piezogasdruck Pnj e zo- Dur ch gleich- 
zeitige Messung von p Cu und p P j eZ o kann für ein bestimmtes Geschütz 
eine Beziehung zwischen beiden Werten ermittelt werden. 



8.1.6.1. Berechnung der Vollrohre ohne Autof rettage 

Der Gasdruck erzeugt in der Rohrwandung einen dreiachsigen Span- 
nungszustand, wobei Tangential- und Radialspannungen bei weitem 
größer als die Langsspannungen sind, so daß mit hoher Genauigkeit die 



1) PT = Pulvertemperatur 



322 



Beziehungen für den zweiachsigen Spannungszustand zugrunde gelegt 
werden können. Die Längskräfte erreichen allerdings am vorderen Ende 
der Rohrverschraubung mit dem Bodenstück beträchtliche Werte, bei 
bestimmten Geschützen bis zu 10 000 N und mehr. Diese Kräfte sind 
bei der Berechnung der Rohrverschraubung mit dem Bodenstück zu 
beachten. 



Zur Rohrmündung hin werden diese Kräfte jedoch durch die in der 
Rohrwand durch die Rohrrücklaufbeschleunigung auftretenden 
d' Alembertschen Trägheitskräfte abgebaut. 

Weniger bekannt ist, daß bei bestimmten Geschoßarten der radiale 
Führungsbanddruck erhebliche Tangential- und Radialspannungen er- 
zeugen kann. 

Bei gezogenen Rohren tritt die sogenannte Leistenkraft an der Rohr- 
innenwand in tangentialer Richtung auf, so daß auf das Rohr ein 
Drallmoment ausgeübt wird, das an der Rohrlagerung aufgefangen 
werden muß. 



Einige Geschütze besitzen eine Mundungsbremse, die kurz nach dem 
Geschoßaustritt aus dem Rohr über eine Versen raubung beträchtliche 
Zugkräfte auf das Rohr uberträgt. 

Bei der Festigkeitsrechnung weniger bedeutsam sind die Reibungskräfte 
zwischen Geschoß und Rohrinnenwand sowie die Kolbenstangenkräfte 
von Rohrbremse und Rohrvorholer. Weniger ins Gewicht fallen bei der 
Rohrberechnung auch die Biegemomente auf das Rohr infolge Eigen- 
gewicht und Fahrbeschleunigungen. 

Für die Berechnung der Geschützrohre unter der Wirkung des maxima- 
len Gasdrucks Pmax (piezoelektrisch gemessener Gasdruck Ppiezo) wird 
unter Verwendung vereinfachender Beziehungen die Gestaltänderungs- 
energie-Hypothese herangezogen. 



Für den zweiachsigen Spannungszustand ergibt sich die Vergleichs- 
spannung 



mit a, und o 2 als den beiden Hauptspannungen. 



323 



Fließen des Werkstoffes tritt ein, wenn a v >°S, wobei as die Streck- 
grenze des Werkstoffes ist. Bei Rohrstählen mit wenig ausgeprägter 
Streckgrenze verwendet man statt dessen den Wert o 02 , die 
0,2-Grenze. 

a, ist hier die Tangentialspannung, 
o 2 die Radialspannung. 



Für den praktischen Gebrauch wird folgende vereinfachte Beziehung 
benutzt: 

av = "B ^ ~ ° 2 ^ ^ 

mit b = 0,22u + 0,78 für u < 1 ,5 
und b= 1,11 für u > 1,5, 

wobei u = -p mit d a = Außendurchmesser, 
1 d: = Innendurchmesser. 



Für dickwandige Rohre unter Innendruck ohne Autofrettage ergibt sich 
(1). 12] 



1 u x -u 2 

o r = p— j (4) 

U — 1 U X 



mit p = Innendruck, 

d x 

ü »- dT' 



dx = variabler Durchmesser innerhalb der Wandung. 



Die Tangentialspannung erreicht an der Innenoberfläche des Rohres 
ihren Höchstwert 

u 2 + 1 

at.max - Pmax u : _ 1 • (5a) 



324 



Die Radialspannung besitzt an der Außenseite den Wert Null und sinkt 
zur Innenseite hin allmählich auf die Spannung 

a r ,min--p (5b) 

ab. 

Ein Trennbruch setzt ein, wenn die auftretenden Zugspannungen an 
irgendeiner Stelle die Zugfestigkeit ctb überschreiten. 

Bei dickwandigen Rohren tritt bei Überlastung stets zunächst ein 
Fließen von der Innenoberfläche nach außen fortschreitend ein, ehe ein 
Trennbruch erfolgt. 

Aus Bild 835 (S. 292) erkennt man die relativ schlechte Werkstoffaus- 
nutzung bei einem nicht autofrettierten dickwandigen Rohr. 

Die Belastbarkeit eines Geschützrohres ist im allgemeinen begrenzt 
durch die Forderung, daß die bleibende Formänderung beim Kon- 
struktionsgasdruck einen zulassigen Wert, z.B. 0,1 mm des Ladungs- 
raumdurchmessers, nicht übersteigen soll. Deshalb werden auch Voll- 
rohre ohne Autofrettage zur Bestimmung des Konstruktionsgasdrucks 
im Anschluß an die Berechnung desjenigen Gasdrucks, bei dem an der 
Rohrinnenwand die Vergleichsspannung gerade an, 2 erreicht, einer 
Berechnung auf Selbstautofrettage nach dem unter 8.1.6.2 beschrie- 
benen Verfahren unterzogen unter der Voraussetzung, daß bei Kon- 
struktionsgasdruck eine geringfügige Du rchmesseraufweitung zugelassen 
wird. 



Die elastische Dehnung e des Geschützrohres aus einem Werkstoff mit 
dem Elastizitätsmodul E und der Poissonschen Konstante v [v = 0,3) 
beträgt unter dem Gasdruck p 

Acti P , u a +1 A M 
mnen: 6 t j = = - ffiT^ + VI i 



Ad 

außen: t ta - 



2p 



d a E(u 2 -1) 
A dj bzw. A d a sind die Aufweitungen innen bzw. außen. 



Am hinteren Rohrende ist die Rohraufweitung gegebenenfalls durch 
das Bodenstuck behindert und damit geringer. In diesem Fall berech- 
net man zunächst den Zwischendruck Pzwischen. De ' dem das Spiel 
zwischen Rohr und Bodenstuck durch Rohraufweitung außen gerade 
uberwunden wird, und addiert die Aufweitung von Rohr und Boden- 
stück gemeinsam unter dem Differenzdruck Pmax — Pzwischen hinzu. 



325 



8.1.6.2. 



Berechnung der Vollrohre mit Autofrettage 



Durch die Autofrettage kann eine gleichmäßige Spannungsverteilung 
beim Schuß über den gesamten Rohrwandquerschnitt erzielt werden. 
Dabei wird das Rohr von der Innenoberfläche bis zum Durchmesser dn 
plastisch verformt, während der Bereich vom Durchmesser dn bis zum 
Außendurchmesser im elastischen Bereich verbleibt. 



Die plastische Verformung setzt ein, wenn der Innendruck den Wert 



b u 3 - 1 (c . 
PI = 2 ° s ^~ (6) 



überschreitet. 



Beim theoretischen Druck p M = b ■ 05 In u (7) 

wird der vollplastische Zustand erreicht. Praktisch liegt p|, höher als der 
theoretische Wert, da sich der Werkstoff während des Fließvorgangs 
verfestigt. Deshalb wird während des Autofrettage Vorgangs die Dehnung 
des Rohraußendurchmessers als maßgebliche Größe überwacht. 

Mit steigendem Autofrettagegrad 



£3- 



(8) 



wobei d 0 der Innendurchmesser und d, der Außendurchmesser des 
Autofrettagerohres ist, verschieben sich die Maxima der Tangential- und 
Radialspannungen beim Autofrettieren immer mehr von innen nach 
außen. Die höchsten Zugspannungen treten im vollplastischen Zustand 
außen auf. Ein etwaiger Trennbruch schreitet also von außen nach 
innen fort. 



Im Hinblick auf das Formänderungsvermögen des Werkstoffs und die 
Formerhaltung sollte die Dehnung der Rohrinnenoberfläche das 2- bis 
3fache der Dehnung bei Erreichen der Streckgrenze nicht übersteigen. 

Die gebräuchlichen Autofrettagegrade im höchstbeanspruchten Quer- 
schnitt der Geschützrohre liegen zwischen c = 0,6 und 1 ,0. 

Bei der Autofrettageberechnung ermittelt man zunächst die Tangential- 
und Radialspannungen an Innen- und Außenoberfläche des Auto- 
frettagerohres, die sich beim Erreichen eines bestimmten Autof rettage- 
grades einstellen. Mit der Radialspannung innen hat man auch den 
erforderlichen (theoretischen) Autofrettagedruck. 

Aus dem Verlauf der Tangentialspannung und Radialspannung über den 
Rohrquerschnitt unter Autofrettagedruck erhält man die Spannungen 
für Innen- und Außendurchmesser des späteren Fertigteils sowie bei d n . 



326 



Anschließend errechnet man die im Autofrettagerohr unter Autofretta- 
gedruck vorhandenen elastischen Spannungen unter der Annahme, daß 
das Autofrettagerohr nach Wegnahme des Autofrettagedrucks rein 
elastisch zurückfedert, als sei es vorher elastisch bis zum Autofrettage- 
druck belastet worden. 

Aus der Differenz der Gesamtspannungen unter Autofrettagedruck und 
der elastisch nach Wegnahme des Autofrettagedrucks abgebauten Span- 
nungen erhält man die im nicht belasteten Autofrettagerohr verblei- 
benden Restspannungen. 

Im nächsten Schritt ermittelt man den auf das Fertigrohr entfallenden 
Anteil der bei Wegnahme des Autofrettagedrucks freiwerdenden elasti- 
schen Spannungen und subtrahiert diese von den Spannungen unter 
Autofrettagedruck am Innen- und Außendurchmesser für das spätere 
Fertigrohr. Damit kennt man die Restspannungen im Fertigrohr. 

Der letzte Schritt ist die Überlagerung der beim Schuß auftretenden 
elastischen Spannungen mit den Restspannungen im Fertigrohr. 



Bild 867 zeigt den Verlauf der Tangential-, Radial- und Vergleichs- 
spannung bei einem nicht autofrettierten Rohr, bei dem die Vergleichs- 
spannung an der Rohrinnenoberfläche den höchsten Wert erreicht. 

Die Bilder 868, 869 und 870 beziehen sich auf ein autof rettiertes Rohr 
mit einem Autofrettagegrad c = 0.60. In Bild 868 ist der Spannungs- 
verlauf unter dem höchsten Autofrettagedruck dargestellt. Bild 869 gibt 
die im entlasteten Rohr verbleibenden Restspannungen wieder, Bild 
870 den Spannungsverlauf unter Schußbelastung. 

Auf den Bildern 871, 872 und 873 sind die entsprechenden Spannun- 
gen bei einem vollplastifizierten Rohr (Autofrettagegrad 1,0) darge- 
stellt. 




Bild 867. 

Spannungen im Rohr ohne 
Autof rettage beim Schuß. 



327 



Bild 868. Spannungen im Rohrroh teil 
bei Autofret tagedruck; 
Auto fre t tagegrad c =0,6. 



Bild 869. Eigenspannungen im Rohr- 
roh teil mit Autofret tage; 
Autofrettagegradc = 0,6. 



Bild 870. Spannungen im Fertigrohr 
mit Au tof rettage beim 
Schuß; Au to fre t tagegrad 
c = 0,6. 



B^/dBl^. Spannungen im Rohrrohteil 
bei Autofre ttagedruck; 
A u tofrettagegrad c = 1,0. 



Bild 872. Eigenspannungen im Rohr- 
rohteil mit Au tofrettage- 
grad c = 1,0. 



Bild 873. Spannungen im Fertigrohr 
mit Autofret tage beim 
Schuß; Au tofre t tagegrad 
c = 1,0. 

329 



Beim Autofrettagevorgang werden mit Hilfe von x-y-Schreibern die Ver- 
läufe der Durchmesseraufweitung an verschiedenen Querschnitten als 
Funktion des Autof rettagedrucks auf vorbereiteten Diagrammen auf- 
gezeichnet und mit den berechneten Kurven verglichen (s. Bild 873a). 
Da jedes Rohr innerhalb einer Toleranzbreite einen anderen o„ ,-Wert 
besitzt, enthält das vorbereitete Diagrammblatt Kurvenscharen für ver- 
schiedene o 0 , -Werte. Außerdem sind Linien gleichen Autof rettage- 
grades eingetragen. 

Nach Wegnahme des Autof rettagedrucks erreicht die tatsächlich gefah- 
rene Kurve einen Punkt auf der Achse für die Durchmesseraufweitung, 
der der bleibenden Durchmesseraufweitung entspricht. 

Die elastische Rohraufweitung beim Schuß ist bei autofrettierten Roh- 
ren gleich derjenigen nicht autofrettierter Rohre gleicher Abmessungen. 




8.1 .6.3. Berechnung der Keilverschlüsse (Bild 874) 

Die maximale Kraft auf den Verschlußkeil ergibt sich aus dem Produkt 
aus maximalem Gasdruck mal der Querschnittsfläche des hinteren 
Ladungsraumendes. An den Auflageflächen des Verschlußkeiles auf das 
Bodenstück herrscht insgesamt eine um die d' Alembertsche Trägheits- 
kraft des Verschlußkeiles kleinere Kraft. 

Die Kraft auf die Rohrverschraubung ist um die Trägheitskraft des 
Bodenstückes kleiner als die Keilauflagekraft. 



330 



Mit den Abkürzungen 



Pmax = maximaler Gasdruck, 

Dl = hinterer Ladungsraumdurchmesser, 

rriR ■ Masse der rück laufenden Teile (Rohr mit Verschluß, 
Mündungsbremse, Kolbenstangen von Rohrbremse und 
Vorholer, ggf. Gleitschuhe), 

mK = Masse des Verschlu ßkeiles, 

D = Kaliber, 

mi = Masse des Bodenstücks hinter l-l, 
Fw = Querschnittsfläche der Wange bei l-l, 

h = Hebelarm = Abstand des mittleren Angriffspunktes von 

P 2 12 von der Mittellinie des Rechteckquerschnittes l-l, 

mn = Masse des Bodenstücks hinter I l-l I, 

Ww = Widerstandsmoment der Wange bei l-l , 

0,67 = Erfahrungswert, der die Stützwirkung des Steges berück- 
sichtigt, 



ergibt sich die Kraft für die ladungsraumseitige Keilfläche 

P, = Pmax * Ol (9) 

BODENSTUCK - 




Bild 874. Beanspruchung eines Keilverschlusses. 
Die Kraft auf beide Keilauflageleisten zusammen beträgt 
P 2 Pmax |£ D 2 L --^- 0,805 D 2 ). 



(10) 
331 



Im Querschnitt 1-1 treten hohe Biegespannungen, überlagert von Zug- 
spannungen auf, deren genauer Wert infolge des Steges und der 
Schwächung durch Nuten und Bohrungen mit einfachen Beziehungen 
nur überschläglich zu ermitteln ist (der Einfluß der Kerbwirkung ist 
dabei nicht berücksichtigt): 

aMtmaxM A_ + 5&£ )0 ' 67 

mit p 3 =p 2 _ 0,805 Pmax^R 02 - < 12 > 

Eine entsprechende Berechnung ist für den Querschnitt 1 1 -I I zu wieder- 
holen : 

°ll-ll,max ~ l + Tikr 0 °' 67 (13) 

mit P 4 =P 2 - 0,805 Pmax^ D\ (14) 

Die höchsten Spannungen treten erfahrungsgemäß in den Ecken in der 
Nähe der Keilauflageleisten auf. Hier erreichen die Zugspannungen 
infolge Kerbwirkung mehr als das 2fache der Spannungen derWangen- 
innenoberflächen. 

Eine genaue Bodenstückberechnung ist mit Hilfe der Methode der 
finiten Elemente möglich. Durch sie können nicht nur die globalen 
Spannungen des vielfach statisch unbestimmten Bodenstücks genauer 
ermittelt werden, sondern auch die Kerbspannungen verschiedener zur 
Auswahl stehender Kerbformen. 

Besonders hoch beansprucht sind die Keillochecken der Bodenstücke 
von Keilverschlüssen. Durch die Spannungsermittlung im Feinbereich 
gelingt es schrittweise, die Kontur der Ecken so zu gestalten, daß 
einerseits längs der Abrundung ein gleich hohes Vergleichsspannungsni- 
veau eingehalten wird und daß andererseits dieses Niveau im Rahmen 
der konstruktiven und fertigungstechnischen Möglichkeiten zu einem 
Minimum wird. 

Zur Kontrolle der Rechenergebnisse stehen die spannungsoptische Un- 
tersuchung von Kunststoffmodellen und die Messung mittels Dehn- 
meßstreifen beim Schuß zur Verfügung. 

8.1.7. Lebensdauer der Geschützrohre 
8.1.7.1. Verschleißlebensdauer 

Man unterscheidet zwischen Rohrverschleiß infolge der abschmirgeln- 
den Wirkung der Geschosse, insbesondere ihrer Führungsbänder, und 



332 



der Rohrerosion infolge der auswaschenden Wirkung der heißen, schnell 
strömenden Pulvergase bzw. infolge chemischer Prozesse zwischen 
Rohrwand und Pulvergasen. 

Der Beginn der Züge ist von Rohrverschleiß und Rohrerosion am 
härtesten betroffen. Mit zunehmender Schußbelastung können ganze 
Felder ausreißen. Außerdem tritt eine Kalibererweiterung ein. 

Hierdurch kann die Lebensdauer des Rohres maßgeblich bestimmt 
werden. Sie ist definiert als diejenige Schußbelastung, von der ab wegen 
des Verschleißzustandes nicht mehr alle militärischen Forderungen an 
die Waffe erfüllt werden. Diese Forderungen sind 

ausreichende Treffwahrscheinlichkeit, 

Mundungsgeschwindigkeit v 0 des Geschosses innerhalb bestimmter 
Toleranzen, 

keine Geschoßpendler oder gar Querschläger, 
ausreichender Drall (damit Zünder scharf werden) und 
ausreichende Kadenz bei automatischen Waffen. 

Rohrverschleiß und Rohrerosion hängen sehr stark von der Geschoß- 
art, Geschoßanfangsgeschwindigkeit, Ladung sowie Rohrwandtempera- 
tur ab. Letztere ergibt sich an der gefährdeten Rohrinnenwand als Sum- 
me der ausgeglichenen Temperatur zwischen den Schüssen und der nur 
im Millisekundenzeitbereich auftretenden Temperaturerhöhung wäh- 
rend des Schusses. Von der Oberfläche aus in die Rohrwand hinein 
nimmt diese durch die Summe gekennzeichnete Temperaturspitze zwar 
schnell ab, sie kann jedoch bei unzureichender Wirkung der Wärmeiso- 
lation durch Beschichtung mit hochwarmfesten Werkstoffen an der 
Grenze zum Grundwerkstoff noch so hoch sein, daß eine Gefügeum- 
wandlung eintritt; diese kann infolge der damit verbundenen Werkstoff- 
versprödung zur Zerrüttung des Grundwerkstoffes führen, so daß die 
Beschichtung samt Partikeln des Grundwerkstoffs ausreißt. Dieser Vor- 
gang wird durch die große tangentiale Dehnung der Rohrinnenwand 
und eventuelle Wasserstoffversprödung noch begünstigt 

Die genannten und gegebenenfalls weitere hier nicht geschilderte Ein- 
flüsse erfordern bei der Angabe der Verschleißlebensdauer eines Rohres 
eine genaue Beschreibung der Beschußbedingungen: Munitionsart, 
Beschußprogramm, Anfangsbedingungen und Umgebungsbedingungen 
für die Rohrtemperatur. 

Beim Schießen mit verschiedenen Munitionsarten oder Ladungen wer- 
den durch Versuche die sogenannten E FC-Faktoren (EFC = Equivalent 
füll Charge) zur Beschreibung der Verschleißträchtigkeit der einzelnen 
Munitionsarten in bezug auf die Munitionsart mit der größten Ver- 
schleißwirkung ermittelt. 



333 



Mit Hilfe von chemisch oder physikalisch wirkenden Additiven als 
Beimischung zum Treibladungspulver läßt sich der Rohrverschleiß bzw. 
die Rohrerosion erheblich herabsetzen. Außerdem sollte das Produkt 
k MTex, das näherungsweise den mittleren Impuls eines Gasmoleküls 
darstellt (k = Adiabatenkoeffizient, M = mittleres Molekulargewicht, 
Tex = Explosionstemperatur der Pulvergase), möglichst klein sein. Es 
soll auch kein Sauerstoff Überschuß im Rohr bestehen. 

Ein wirksames Mittel, den Rohrverschleiß herabzusetzen, ist das Hart- 
verchromen der Rohrinnenoberfläche. 

Große Aufmerksamkeit ist auch dem Führungsbandwerkstoff zu wid- 
men. Einerseits soll das Führungsband weicher sein als der Rohrwerk 
Stoff, andererseits soll es nicht zum Schmieren neigen. 

Sorgfältige Reinigung der Rohre nach dem Schießen ist wegen der 
chemisch aggressiven Pulverrückstände besonders wichtig. 



8.1.7.2. Ermüdungslebensdauer 

Rohre und Bodenstücke haben nur eine bestimmte Ermüdungslebens- 
dauer, die durch folgende Parameter begrenzt wird: 

hohes Spannungsniveau im Rohr und im Bodenstück, 

hoher Spannungsausschlag, 

Kerbwirkung, insbesondere bei Bodenstücken, 

Wärmerisse an der Rohrinnenwand, 

interkristalline Korrosion (Spannungskorrosion), 

Sprödbruchempf indlichkeit, 

niedrige Temperaturen, 

Fehler bei der Werkstoffzusammensetzung und Wärmebehandlung so- 
wie Rohrerosion und Verschleiß. 

Während sich das Spannungsniveau in Rohren im Grundwerkstoff durch 
das Einbringen von Druckeigenspannungen an der Rohrinnenwand mit- 
tels Autof rettage erheblich senken läßt, ist der hohe Spannungsaus- 
schlag bei gegebenem Werkstoff nicht zu vermeiden. Verschleißfeste Be 
Schichtungen haben im allgemeinen durch ihren gegenüber dem Grund 
Werkstoff höheren E -Modul noch höhere Spannungsausschläge zu er- 
tragen, als es beim unbeschichteten Grundwerkstoff der Fall wäre. Der 
Grundwerkstoff bestimmt nämlich den Dehnungsausschlag. 

Abmessungen und Gewichte setzen den Bemühungen um geringere 
Spannungen eine enge Grenze. Bei der Gestaltung günstiger Kerben an 
unvermeidlichen Ecken und Nuten wird der Konstrukteur mathemati- 



334 



sehe Berechnungen, Spannungsoptik an Kunststoffmodellkörpern und 
Dehnmeßstreifenmeßtechnik beim Beschuß an Prototypgeräten ein- 
setzen. An hochbeanspruchten Stellen im Bodenstück und im Verschluß 
keil wird das Spannungsniveau gegebenenfalls durch ein gewolltes Über- 
schreiten der o 0 2 -Grenze während des Überdruckbeschusses durch die 
dabei entstehenden örtlichen Druckeigenspannungen vielfach entschei- 
dend gesenkt. 

Gegen Wärmerisse an der Rohrinnenwand kann man im allgemeinen 
wenig unternehmen. Hier helfen gegebenenfalls ein wenig Additive und 
Pulver mit niedrigerer Verbrennungstemperatur. 

Besondere Beachtung verdient die Sprödbruchempfindlichkeit der ver- 
wendeten Stähle. Ein Maß für die Güte eines Werkstoffs in bezug auf 
eine gute Zähigkeit (entsprechend einer geringen Neigung zum Spröd- 
bruch) bei hoher Festigkeit ist der sogenannte Kj c -Wert. 

Bei Kenntnis des K| c -Wertes, der Streckgrenze und der Beanspruchung 
läßt sich voraussagen, von welcher Tiefe an ein Anriß zum plötzlichen 
Versagen des Rohres führt. Bei Kenntnis bestimmter Werkstoffpara- 
meter läßt sich die Rißfortschrittsgeschwindigkeit ermitteln, aus der 
man auf die Schußzahl schließen kann, die ein Riß braucht, um die kri- 
tische Rißtiefe zu erreichen. 

Der K| C -Wert nimmt mit tiefer werdenden Temperaturen ab. Nach 
neueren Erfahrungen werden Rohrstähle zum uneingeschränkten Ge- 
brauch nur zugelassen, wenn der K| C -Wert bei -20°C größer als 
3430 Nmm- 3/2 ist. 

Zuverlässige Aussagen über die Ermudungslebensdauer sind entweder 
mit Simulatorversuchen an Proben, besser an kompletten Bodenstücken 
bzw. Rohrabschnitten und/oder durch Lebensdauerbeschüsse zu erlan- 
gen. 

Zum Nachweis der Ermüdungslebensdauer bei Rohren großkalibriger 
Geschütze hat sich ein kombiniertes Verfahren aus Lebensdauerbe- 
schuß und hydrostatischer Simulation bewährt, bei Verschlussen die 
Simulation der dynamischen Belastung auf einem Schlagwerk. 



8.1.8. Geschützrohrwerkstoffe und deren Prüfung 
8.1.8.1. Werkstoffe 

Für moderne Geschützrohre und Bodenstucke werden Vergütungsstähle 
eingesetzt. Ihre Streckgrenze bzw. o 0 2 -Grenze liegt zwischen 750 und 
1200 N/mm 2 . Ob eines Tages martensitaushärtende Stähle mit Streck- 
grenzen über 1600 N/mm 2 eingesetzt werden können, ist im Hinblick 
auf die Bruchzähigkeit und den Preis zur Zeit noch fraglich. Aussich- 



335 



ten hat die Verwendung von Rohren mit verschleißfester Innenoberflä- 
che in Form einer inneren Lage spröderen Werkstoffs und tragender, 
zäher äußerer Lage, wobei diese Zweistoffverbindung bereits bei der 
Rohteilherstellung entsteht. 

Als Rohrstähle kommen Stähle in Betracht, die etwa vergleichbar sind 
mit dem Stahl 30 Ni Cr Mo 16 (z.B. Röchling Monix 3 W), der folgende 
Eigenschaften hat: 



Chemische Zusammensetzung: 



c 


Si 


Mn 


Cr 


Ni 


Mo 


0,30 


0,25 


0,40 


1,35 


4,0 


0,50 



Festigkeitskennwerte: 



o 5 bzw. o 0 ,2 




*5 




ak 


Klc 


mind.980 




1180 ... 1340 


9 


45 


mind. 34 
bei -40°C 


mind. 3430 
bei - 20° C 


Darin ist os 




Streckgrenze 




in N/mm 2 










0,2-Grenze 

Zugfestigkeit 

Bruchdehnung 




in N/mm 2 
in N/mm 2 
in% 




aus dem 
Zugver- 
such 






Bruchei nschn üru ng 


in 








ak 




Kerbschlagzähigkeit 


(ISO-V-Probe) 
in J 




aus dem Kerb 

schlagbiege- 

versuch 


Kic 




kritischer 

Spannungsin- 

tensitätsfaktor 




in 


Nmm -3/2 




z. B. aus dem 

Kerbschlag- 

biegeversuch 



8.1.8.2. Werkstoffprüfung 

Geschützrohrwerkstoffe und Halbzeuge werden nach erzeugungsgebun- 
denen Liefervorschriften des Auftraggebers einer sorgfältigen und um- 
fassenden Prüfung unterzogen. Das Bundesamt für Wehrtechnik und 
Beschaffung verlangt die Werkstoffprüfung nach TL (Technische Liefer- 
bedingungen), deren Inhalt die Anwendung einer Reihe von Prüfverfah- 
ren besonderer Art oder entsprechend DIN-Normen vorschreibt, dar- 
über hinaus die Art der Protokollführung. 

Zur Erleichterung der Kontrolle und zur Einschränkung des Aufwandes 
werden besondere Vorschriften bezüglich Schmelzchargen, Vergütungs- 
chargen und Bearbeitungschargen erlassen. 



336 



Es werden folgende Prüfungen durchgeführt: 

1 . Chemische Analyse, qualitativ und quantitativ 

2. Physikalische Prüfungen 

Zugversuch nach DIN 50125 \ an Proben quer zur 

Kerbschlagbiegeversuch nach DIN 501 15 J Faserrichtung 

Härteprüfung der Rohrrohteiloberfläche am Boden, in der Mitte und 
an der Mündung 

gegebenenfalls K jc -Versuche an Proben quer zur Faserrichtung 

3. Gefügeuntersuchungen 

4. Prüfung auf Rißfreiheit nach dem Ultraschall-, Magnetpulver- und 
Ausleuchteverfahren. 

Erläuterungen zum K , c - Biegeversuch |3) 

Hierzu werden rechteckige Platten mit bestimmten Mindestabmessun- 
gen von einer Längsseite her eingekerbt. Im Kerbgrund wird mit Hilfe 
eines Pulsators ein Anriß eingeschwungen. Die so vorbereitete Probe 
wird auf Biegung belastet, bis sich der Anriß erweitert, wobei die 
Rißaufweitung über der Last graphisch aufgetragen wird. Bei einer 
bestimmten Last bricht die Probe dynamisch. Nach dem Versuch wird 
die eingeschwungene Rißtiefe auf der Probe gemessen. Die dynamische 
Rißfläche hebt sich deutlich von der eingeschwungenen ab. Aus Riß- 
tiefe und Last bei Einsetzen der dynamischen Rißerweiterung erhält 
man den K| C -Wert. 

Anhand des Last- Rißaufweitungs-Diagramms kann auf die Zulässigkeit 
des Versuchs (Vermeidung einer unzulässigen plastischen Verformung 
im Rißgrund) geschlossen werden. An der Rißspitze der Probe muß 
nämlich ein ebener Dehnungszustand vorhanden sein. 

Neuerdings werden auch andere Verfahren zur Bestimmung des K| c -Wer- 
tes herangezogen, z. B. Versuche an C-Proben. 

8.2. Lafetten 

In den folgenden Abschnitten werden die Hauptfunktionen der La- 
fetten herausgestellt und die Baugruppen, die zur Erfüllung dieser 
Aufgaben erforderlich sind, behandelt. 

8.2.1. Lagerung der Geschützrohre und Aufnahme der 
Kräfte beim Schuß 

Die Lagerung der Geschützrohre und die Aufnahme der Rückstoß- und 
Drallkräfte beim Schuß erfolgt bei Rohrrücklaufgeschützen durch die 
Baugruppen Rohrwiege, Rohrbremse und Rohrvorholer, die zusammen 
mit dem Geschützrohr die sogenannte höhenrichtbare Masse bilden. 



337 



Entsprechend der in Abschnitt 8.2.2.1 dargestellten Systematik für die 
dort auch definierten Geschützteile, die sich um die Höhenricht-, 
Seitenricht- und Verkantungsachse drehen, wird für die höhenrichtbare 
Masse in diesem Abschnitt die Bezeichnung Geschützhöhenrichtteil 
oder auch Kanonenhöhenrichtteil, abgekürzt: Höhenrichtteil oder GHT, 
verwendet. 

8.2.1.1 Kräfte und Kräfteverlauf beim Schuß 

(siehe auch Kapitel 9) 

Gasrückstoßkraft 

Beim Schuß entsteht im Verbrennungsraum des Geschützrohres ein ho- 
her Gasdruck (bis über 7000 bar), welcher auf den Boden des Geschos- 
ses wirkt und dieses nach vorne beschleunigt. 

Der gleiche Gasdruck wirkt auch auf den Verschluß des Geschützrohres, 
so daß dieses mit einer Gasrückstoßkraft nach hinten belastet wird, die 
die gleiche Größe hat, wie die Geschoßbeschleunigungskraft (Aktion = 
Reaktion). 

Diese große Gasrückstoßkraft auf das Geschützrohr wirkt auf die 
Rohrwiege eines Rohrrücklaufgeschützes nicht unmittelbar. Die Lage- 
rung des Geschützrohres in der Rohrwiege ist so eingerichtet, daß das 
Geschützrohr nach hinten gleiten kann. Beim Schuß beschleunigt die 
Gasrückstoßkraft das Geschützrohr (besser: den Geschützrücklauf teil , 
Abschn. 8.1) während des Durchlaufs des Geschosses durch das Rohr 
kurzzeitig nach hinten, ohne die Rohrwiege dabei zu belasten. 

Der Beschleunigungsimpuls, den der Rücklaufteil durch die Gasrück- 
stoßkraft erhält, verringert sich bei Vorhandensein einer Mündungs- 
bremse (s. Abschn. 8.1.3, 9.7, 9.8). 

Bremskraft 

Das durch die Gasrückstoßkraft nach hinten beschleunigte Geschützrohr 
•wird bis zum Stillstand abgebremst durch verschiedene Teilbremskräfte. 
Diese sind die Flüssigkeitsbremskraft der Rohrbremse, die Kraft des 
Vorholers sowie Reibungskräfte an der Geschützrohrlagerung und den 
Kolbenstangen der Rohrbremse und des Rohrvorholers. 

Diese Teilbremskräfte wirken auf den Geschützrücklaufteil nach vorne, 
den Rücklauf bremsend. 

Die Summe der Teilbremskräfte bildet die Gesamt-Bremskraft, auch 
kurz Bremskraft genannt. 

Bremsrückst oßk raf t 

Das Abbremsen der Rücklaufmasse erzeugt eine Massenträgheitskraft, 
die der Größe nach gleich der Gesamtbremskraft ist und die als 



338 



Bremsrückstoßkraft auf das Geschütz nach hinten wirkt. Ihre Wirkungs- 
linie geht durch den Schwerpunkt des Geschützrücklaufteils, unabhän- 
gig davon, an welcher Stelle die einzelnen Teilbremskräfte angreifen. 

Der Begriff „Bremsrückstoßkraft" wurde hier eingeführt, weil dadurch 
zum Ausdruck gebracht wird, daß es eine Kraft ist, die das Geschütz 
nach hinten stößt, während die meist angeführte ,, Bremskraft" eine 
Kraft ist, die nach vorne auf den Geschützrücklaufteil wirkt. 

Außerdem unterscheidet er die Rückstoßkraft, die durch das Bremsen 
der Rücklaufteile entsteht und das Geschütz belastet, von der Rückstoß- 
kraft, die durch den Gasdruck erzeugt wird und das Rohrrücklaufge- 
schütz unmittelbar nicht belastet. 

Die auf das Geschütz wirkende Bremsrückstoßkraft wird umso kleiner, 
je länger der Rücklaufweg, 

je konstanter die Gesamtbremskraft über dem Rücklaufweg, 
je größer das Gewicht des Geschützrücklaufteiles und 
je größer der Wirkungswert der Mündungsbremse (Abschn. 8.1 .3) 
ist. 

Die konstante Gesamtbremskraft wird durch eine hydraulische Regu- 
lierung der Flüssigkeitsbremskraft der Rohrbremse in Abhängigkeit vom 
Rücklaufweg erreicht (Abschn. 9.1 1 , 9.1 2 und 8.2.1 .4). 

Bei Geschützen mit großem Erhöhungsbereich wird die Flüssigkeits- 
bremskraft außerdem auch noch in Abhängigkeit von der Rohrerhö- 
hung reguliert, um bei großer Erhöhung kleinere Rücklauflängen zu 
er ha Iten. 

Um die Bedeutung der Rohrrücklaufgeschütze, die von Rheinmetall in 
den Jahren von 1895 bis 1900 entwickelt wurden, zu ermessen, sollen 
folgende Zahlenbeispiele moderner Geschütze zeigen, welche außer- 
ordentlichen Fortschritte im Hinblick auf Reduzierung der Rückstoß- 
kräfte erzielt wurden. 

Die auf Bild 812 gezeigte KPz-Bordkanone hat eine Gasrückstoßkraft 
von 7650 kN. Sie würde bei einem vollkommen starr gelagerten Rohr 
als Rückstoßkraft auf den KPz wirken. 

Durch den relativ geringen Rücklauf von 340 mm sinkt die Bremsrück- 
stoßkraft auf 480 kN, d. h. auf etwa 6 % der Rückstoßkraft bei starr 
gelagertem Rohr. 

Das Feldgeschütz Bild 819 hat außer der Rohrrücklaufbremse auch 
noch eine Zweikammer-Mündungs bremse (s. Abschn. 8.1.3). 

In diesem Fall verringert sich die Gasrückstoßkraft in Höhe von 7780 kN 
auf eine Bremsrückstoßkraft von 252 kN. Die auf das Geschütz wirken- 



339 



de RückStoßkraft ist demnach nur noch 3,2% der Rückstoßkraft bei 
vollkommen starr gelagertem Rohr. 

Vorholerkraft 

Nach beendetem Rücklauf bringt der Rohrvorholer das Geschützrohr 
wieder in seine Ausgangslage (Schußlage) zurück. 

Die dazu erforderliche Kraft wird durch mechanische Federn oder 
Gasfedern, die über ihre Vorspannung hinaus beim Rücklauf des Rohres 
noch mehr gespannt werden, aufgebracht. 

Damit das Geschütz am Ende des Vorlaufs keinen Stoß nach vorne 
erhält, wird der Geschützrücklaufteil am Ende des Vorlaufs mit Hilfe 
der Rohrbremse hydraulisch abgebremst. 

Drallmoment 

Als Reaktion auf das dem Geschoß beim Schuß übertragene Dreh- 
moment zur Erzeugung des Dralles für die Stabi lisierung des Geschosses 
beim Flug wirkt in entgegengesetzter Richtung ein Drehmoment auf das 
Geschützrohr, Drallmoment genannt. 

Dieses Drallmoment wird von dem Geschützrohr über die Rohrlagerung 
auf die Wiege übertragen, die es über die Schildzapfen an die Oberlafette 
oder das Turmgehäuse weitergibt. 

8.2.1.2. Richtlinien zur Vermeidung zusätzlicher, schädli- 
cher Kräfte und Drehmomente 

Die vorstehend behandelten, von außen auf den Geschützhöhenrichtteil 
wirkenden Kräfte, nämlich Gasrückstoßkraft, Bremsrückstoßkraft und 
dazu noch die Fahrstöße können schädliche Momente um die Schild- 
zapfenachse und Seitenrichtachse sowie Schwingungen innerhalb des 
Geschützrohres und in der Lafette erzeugen, die das Geschütz, vor allem 
die Richtmaschinen, zusätzlich beanspruchen und außerdem die Treff- 
genauigkeit herabsetzen. 

Um dies zu vermeiden, sollten die Geschütze nach folgenden Richtlinien 
entworfen werden, wenn keine wichtigen Umstände dagegen sprechen: 

Der Schwerpunkt des Geschützrücklaufteiles soll in der Wirkungslinie 
der Gasrückstoßkraft, d.h. in der Seelenachse des Rohres liegen. 

Die Wirkungslinie der Bremsrückstoßkraft, die durch den Schwerpunkt 
des Geschützrücklaufteils verläuft, soll durch die Schildzapfenachse 
gehen. 

Der Schwerpunkt des Geschützhöhenrichtteiles soll in der Schildzapfen- 
achse liegen, zumindest soll er sich in Fahrstellung (bei ungezurrtem 
Rohr) in der Senkrechten durch den Schildzapfen befinden, so daß bei 



340 



Fahrstößen kein Drehmoment um die Schildzapfenachse entsteht. Diese 
Anordnung ist bei Pz-Bordkanonen zu erreichen, bei stabilisiertem 
Kanonenhöhenrichtteil muß sie gefordert werden. Auch die Schiffs- 
und Küstengeschütze haben meistens diese Anordnung. Bei den Feld- 
und Flugabwehrgeschützen mit großem Erhöhungsbereich ist sie selten 
zu erreichen (Bilder 81 5, 81 6, 817, 81 9, 821 , 822, 827, 829). 

Die Seelenachse des Rohres und der Schwerpunkt des Geschützrücklauf- 
teiles sollen in der Ebene, die durch die Seitenrichtachse geht, liegen. 

Auch die folgenden im Geschützhöhenrichtteil wirkenden Kräfte, die 
Flüssigkeitsbremskraft, die Vorholerkraft und Kräfte an den Geschütz- 
rohrlagerstellerv, können beim Schuß Schwingungen auslösen, die das 
Erreichen eines möglichst kleinen und vor allem konstanten Abgangs- 
fehlerwinkels besonders bei verschiedenen Munitionsarten erschweren. 

Um dies zu vermeiden, sind noch folgende Richtlinien zu beachten: 

Die Wirkungslinie der Resultierenden aus den Flüssigkeitsbremskräften 
mehrerer Rohrbremsen soll durch den Schwerpunkt des Geschützrück- 
laufteiles gehen. 

Die Wirkungslinie der Resultierenden aus den Vorholerkräften soll nicht 
durch diesen Schwerpunkt gehen, so daß die ständig und stoßfrei 
wirkende Vorholerkraft dem Geschützrohr eine bestimmte und defi- 
nierte Lage innerhalb der Lagerung gibt und erhält. 

Falls nur eine Rohrbremse vorhanden ist, deren Wirkungslinie nicht 
durch den Schwerpunkt des Geschützrücklaufteiles gehen kann, sollten 
die Wirkungslinien der Rohrbremse und des Vorholers möglichst nahe 
beisammenliegen und möglichst wenig Abstand vom Schwerpunkt des 
Geschützrücklaufteiles haben. 



8.2.1.3. Rohrwiegen 

Die Rohrwiege bildet die Tragkonstruktion für den Geschützhöhen- 
richtteil. Sie nimmt die Gewichtskräfte dieses Geschützteils auf sowie 
die Kräfte und Drehmomente, die beim Schuß entstehen, und gibt sie 
über die Schildzapfen und Richtmaschine an die Oberlafette, den 
Geschützturm oder, bei dreiachsigen Geschützen, an den Verkantungs- 
träger weiter (Bilder 883, 884, 886 sowie 885, Punkt 3, und 814, Punkt 
6 und 7). 

Es kommen in der Hauptsache drei Arten von Rohrwiegen in Betracht: 
die Trogwiege, die Jackenwiege und die Turmwiege. 

Die Trogwiege hat an einem geschweißten oder genieteten Träger, der 
vorne kastenförmig geschlossen und hinten U-förmig offen ist (Wiegen- 
trog), zwei Gleitschienen, auf denen an dem Geschützrohr angebrachte 
Rohrklauen bzw. -schienen ruhen bzw. beim Schuß zurückgleiten. 



341 



An dem Wiegentrog ist der Wiegenträger einschließlich der beiden 
Schildzapfen befestigt (Bild 827). 

Vorteile der Trogwiege: 

Die Aufnahme der Drallkräfte beim Schuß und die Sicherung des 
Rohres gegen Drehen um die Seelenachse ist ohne besonderen Aufwand 
durch die Rohrklauen gegeben. 

Das Spiel zwischen den Gleitschienen und den Rohrklauen kann klein 
gehalten werden, weil die Höhe der Schienen klein ist und keine 
Rücksicht auf die stark schwankenden Temperaturen des Rohres zu 
nehmen ist. 

Das Geschützrohr zeigt keine blanken Laufflächen. 

Die Schildzapfen für die Höhenrichtbewegung der Rohrwiege können 
auf der ganzen Länge des Wiegentroges leicht angebracht werden, also 
auch hinter dem Geschützrohr. Dadurch sind auch bei Geschützen mit 
einem großen Höhenrichtberdich kleine Feuerhöhen möglich (Bild 
827). 

Für die Ausgleicher (Abschn. 8.2.2.3) lassen sich an dem langen 
Wiegentrog leicht Anlenkungspunkte finden (Bilder 819, 820, 822). 

Im Wiegentrog können Rohrbremsen und Rohrvorholer raumsparend 
und geschützt untergebracht werden. 

Am hinteren Teil des Wiegentroges lassen sich unter anderem Teile einer 
Ladeeinrichtung, Anschläge zur Betätigung der Verschlußmechanik, 
Rücklaufmesser sowie Abweiser zum Schutz der Bedienung vor dem 
zurücklaufenden Rohr anbringen (Bilder 819. 820, 827, 829, 830). 

Die Jacken wiege besteht in der Hauptsache aus einem rohrartigen Guß- 
oder Schweißteil (Wiegenrohr), in das das Rohr eingelagert ist. Außen 
ist eine Anbringungsmöglichkeit für Schildzapfenträger, Wiegenwalze, 
Panzerblende, Lagerung für die Rohrbremsen und Rohrvorholer sowie 
eine Nebenbewaffnung vorgesehen. 

Das Geschützrohr ist auf einer Länge, die der Lagerlänge plus der 
Rücklauflänge entspricht, zylindrisch bearbeitet und ruht bzw. gleitet 
mit dieser zylindrischen Fläche in der Bohrung des Wiegenrohres. 

Vorteile der Jacken wiege: 

Die Jackenwiege kann sehr kompakt gebaut werden und eignet sich 
besonders für Bordgeschütze mit Turm- oder Kasemattlafetten. 

Bei einer Jackenwiege können die außen glatten, zylindrischen Rohre 
leicht ausgewechselt werden. 

Der Raum hinter dem Geschützrohr kann freigehalten werden von 
Teilen der Rohrwiege. 

Im allgemeinen hat die Jackenwiege einen geringeren Fertigungsauf- 
wand als die Trogwiege. 



342 



Zur Turmwiege: In Bild 810 ist der KPz AMX 50 und in Bild 814 ein 
dreiachsig stabilisierter KPz dargestellt. Man erkennt, daß die tragende 
Konstruktion des Geschützhöhenrichtteiles durch das Turmgehäuse 
gebildet wird. Das Turmgehäuse erfüllt neben den anderen Aufgaben als 
Teil des Turmes, geschützseitig gesehen, alle Funktionen der Rohrwiege 
und wird hier deshalb als dritte Wiegenart angesprochen und Turmwiege 
genannt. 

Bei dem KPz AMX 50 lagert das Geschützrohr rücklaufbeweglich in 
einer Bohrung wie bei der Jackenwiege und bei dem dreiachsig stabili- 
sierten Turm nach Bild 814 in Schienen wie bei der Trogwiege. 

Die Schildzapfen befinden sich am Turmgehäuse und drehen sich beim 
Höhenrichten in den Lagern der Oberlafette (Bild 810) oder in einem 
Verkantungsträger (Bild 814). 

Vorteile der Turm wiege: 

Es findet innerhalb des Turmes keine Höhenrichtbewegung des Rohres 
statt, was für die Raumausnutzung und insbesondere für eine Ladeein- 
richtung günstig ist. 

Die Turmhöhe über Mitte Rohr ist klein. 

Bei einer Stabilisierung des Geschützhöhenrichtteiles ist der gesamte 
Turm einschließlich Besatzung, Feuerleitung, Beobachtungsgeräten usw. 
stabilisiert. 

Es lassen sich leicht die Schwerpunkte des Höhen- und Seitenrichtteiles 
in die Höhen- und Seitenrichtachse legen, wodurch das Richten und 
Stabilisieren begünstigt wird. 
Nachteilig ist der kleine Höhenrichtbereich. 

8.2.1.4. Rohrbremsen und Rohrvorholer 

Die Funktionen und Anordnungen der Rohrbremsen und Vorholer 
innerhalb der Geschütze sowie deren Berechnung werden in den 
Abschnitten 8.2.1 und in Kap. 9 behandelt. 

In diesem Abschnitt sollen einige typische Ausführungsbeispiele von 
Rohrbremsen und Vorholern dargestellt werden. 

Rohrbremsen 

In der Rohrbremse nach Bild 875 erfolgt die Drosselung des Brems- 
flüssigkeitsstromes mit Hilfe einer Regelstange 1 von unterschiedlichem 
Durchmesser, über die die hohle Kolbenstange mit Kolben 2 gleitet. Der 
mit dem Rücklauf veränderliche Drosselquerschnitt wird dabei aus dem 
Ringspalt 3 zwischen Kolbenbohrung und Regelstange gebildet. Die 
Vorlaufhemmung mit dem Vorlaufhemmdorn 4 findet im rückwärtigen 
Teil der hohlen Kolbenstange statt. 



343 



Einige Rohrbremsen, insbesondere Bremsen von Schnellfeuerge- 
schützen, haben eine im Bremszylinder (Bild 875) oder getrennt davon 
angeordnete Wärmeausgleichkammer (Bild 876), in welche die erwärm- 
te und dadurch ein größeres Volumen besitzende Bremsflüssigkeit 
ausweichen kann; andernfalls würde bei starker Erwärmung das voll- 
ständige Einschieben der Kolbenstange behindert, so daß das Rohr 
nicht vollständig in Schußstellung vorläuft. Bei der Rohrbremse in Bild 
875 wird die Wärmeausgleichkammer 5 durch eine feste Zwischenwand 
im Bremszylinder und einen gegen Federn verschieblichen Kolben 
gebildet. 




Bild 875. Rohrbremse mit Wärmeausgleichkammer. 



Die Arbeitsweise des getrennt angeordneten Wärmeausgleichbehälters 
nach Bild 876 ist dem Bild und der Legende zu entnehmen. 

4 5 6 7 



Bild 876. 




www. 



r\ y\ j\ 



ÜB 



Wärmeausgleichbehälter; 

1 Ölleitung zur Rohrbremse, 2 Ausgleichkolben, 3 Aus- 
gleichfeder, 4 Rille (Feuerpause), 5 Kontrollstange, 
6 hinterer Zylinderkopf, 7 Rille mit Riffelung. 



Rohrbremsen mit Rücklaufverstellung werden bei Geschützen mit gro- 
ßem Höhenri cht be reich (Panzer-, Feldhaubitzen und Flugabwehr- 
kanonen) benötigt, um bei gegebener Feuerhöhe auch bei großen 
Erhöhungen die notwendige Bodenfreiheit beim Rücklauf zu gewähr- 
leisten. Die Rücklaufverstellung (Rücklaufverkürzung) erfolgt bei der in 
Bild 877 dargestellten Rohrbremse (mit Vorlaufhemmung) selbsttätig 
mit der Rohrerhöhung über ein Verstellgetriebe 1 durch Drehen der 
Regelstange 2 innerhalb der hohlen Kolbenstange 3; dadurch werden 
vier in die Regelstange eingearbeitete Züge 4 gegenüber vier Durch- 



344 



Strömöffnungen 5 im Kolben verstellt (mehr oder weniger abgedeckt) 
und so ein Teil des Gesamtdrosselquerschnittes verändert. 



5 B (. 3 2 




Bild 877. Rohrbremse mit Rücklauf Verstellung. 



Rohrvorholer 

Bei den Rohrvorholern sind zu unterscheiden: 

Feder- Rohr vorholer, 
hydropneumatische Rohrvorholer, 
pneumatische Rohrvorholer. 

Ursprünglich waren die Vorholer im allgemeinen Feder-Rohrvorholer. 
Heute werden diese kaum noch verwandt, es sei denn in Spezialfällen, 
z.B. bei Kombinationen Rohrbremse/Rohrvorholer (Bild 881 , 882). 

Statt der Feder- Rohrvorholer verwendete man dann zunächst hydro- 
pneumatische Vorholer (Bild 878). 




Bild 878. Hydropneumati scher Rohrvorholer; 

1 Vorholzylinder, 2 Verdrängerzylinder, 3 Kolbenstange 
mit Kolben, 4 Bremsölspiegel, 5 Ventil. 



345 



Diese haben einen Vorholzylinder mit unter Druck stehendem Gas und 
einen Verdrängerzylinder mit Bremsflüssigkeit, die den Druck des Gases 
auf einen Kolben mit Kolbenstange überträgt und eine gute Abdichtung 
des Kolbens und der Kolbenstange ergibt. Letztere ist mit dem Rohr 
verbunden, läuft mit diesem zurück und holt das Rohr nach dem 
Rücklauf wieder vor. 

Diese an sich gut bewährte, aber räumlich aufwendige Konstruktion ist 
durch den rein pneumatischen Vorholer (Bild 879) abgelöst worden. Er 
ist nur mit vorgespanntem Stickstoff gefüllt, der beim Rohrrücklauf 
weiter komprimiert wird und sich beim Vorlauf wieder auf den 
Ausgangsdruck entspannt. Die Abdichtung besorgen zwei von außen 
nachfüllbare Fettkammern im Kolben und am Austritt der Kolben- 
stange aus dem Vorholer. 

U 1 2 3 5 4 




Bild 879. Pneumatischer Rohrvorholer; 

1 Vorholzylinder, 2 Verdrängerzylinder, 3 Kolbenstange 
mit Kolben, 4 Fettkammern, 5 Ventil. 



Ein Vorholer neuester Konstruktion, dereinige Dichtungsprobleme der 
beiden vorgenannten Arten umgeht, ist in Bild 880 gezeigt. Erarbeitet 
wieder nach dem hydropneumatischen Prinzip, vermeidet jedoch eine 
direkte Berührung von Flüssigkeit und Gas, wodurch das zuweilen 
auftretende, unerwünschte Aufschäumen des Hydrauliköles vermieden 
wird. 



8 9 




3 2 14 6 5 7 

Bild 880. Hydropneumatischer Rohrvorholer mit getrennten Flüs- 
sigkeits- und Gasräumen während des Rohrrücklaufs. 

Das im ringförmigen ölraum 1 befindliche Hydrauliköl wird beim 
Rohrrücklauf durch die Öffnungen 2 des Kolbens 3 und das sich 
öffnende Rückschlagventil 4 gegen den (im Ruhezustand am Rück- 
schlagventil anliegenden) fliegenden Kolben 5 und weiter in den 
vorderen Raum der hohlen Kolbenstange 6 gedrückt, wobei es den 
fliegenden Kolben vor sich herschiebt; dieser komprimiert dabei das im 
„Stickstoffraum" 7 der hohlen Kolbenstange befindliche Gas. 



346 



Beim Wiedervorlauf des Rohres entspannt sich der Stickstoff und treibt 
den fliegenden Kolben wieder auf das nunmehr geschlossene Rück- 
schlagventil zu, wobei das Hydrauliköl durch kleine Öffnungen 8 und 9 
im Kolben gedrosselt in den ölraum 1 zurückgedrückt wird. 

Kombinationen Rohrbremse /Rohrvorholer 

In Bild 881 ist eine Rohrbremse dargestellt, bei der die Vorholfeder 1 
zur Platzersparnis in den Bremszylinder 2 eingelegt ist. Der Drosselquer- 
schnitt wird aus mehreren in die Zylinderwand eingearbeiteten, sich 
verjungenden Bremszügen 3 gebildet. Um harte Anschläge am Ende des 
Vorlaufes zu vermeiden, ist die Bremse — wie übrigens alle modernen 
Rohrbremsen — mit einer Vorlaufhemmung ausgerüstet. Diese besteht 
aus einem Dorn 4 ( Vorlaufhemmdorn), der zum Ende des Vorlaufes in 
eine Kammer des Kolbens eintritt und die darin angesammelte Brems- 
flüssigkeit durch einen Ringspalt wieder verdrängt. 

4 3 2 1 




Bild 881. Kombination Rohrbremse /Feder- Rohrvorholer. 

Eine weitere Kombination Rohrbremse/Rohrvorholer zeigt Bild 882. 
Hier sind Rohrbremse und Rohrvorholer konzentrisch um das Rohr 
angeordnet. Das Jackenwiegenrohr 2, in dem das Kanonenrohr gelagert 
ist, bildet gleichzeitig den Bremszylinder. Der am Bodenstück feste 
Bremskolben 4 ist als Rohr ausgebildet, er gleitet beim Rück- und Vor- 
lauf über die Rohrlagerbuchse 3. Die Bremsung erfolgt dadurch, daß 
die im Bremszylinder befindliche Bremsflüssigkeit beim Rucklauf durch 
den Ringspalt zwischen dem Bremskolbenring 6 und der sich verengen- 
den Innenwand des Bremszylinders 2 hindurchgepreßt wird, wobei die 
Vorholfeder 5 gespannt wird. Am Ende des Wiedervorlaufs unter der 
Spannkraft der Vorholfeder tritt der Bremskolbenring 6 in die Puffer- 
kammer 7 ein, wodurch das Entweichen der Bremsflüssigkeit aus dieser 
Kammer zunehmend gedrosselt und die Vorlaufbewegung des Rohres 
entsprechend verlangsamt wird. 



8.2.2. Richten, Stabilisieren und Horizontieren 

Eine wichtige Aufgabe der Lafette besteht darin, die Richtung des 
Geschützrohres nach vorgegebenen Höhen- und Seitenrichtwerten einer 
Zieleinrichtung oder Feuerleitung einstellen zu können, und zwar mit 
der geforderten Beschleunigung, Geschwindigkeit, Gleichförmigkeit und 
Genauigkeit innerhalb bestimmter Höhen- und Seitenrichtbereiche. 



347 




Bild 882. Kombination Rohrbremse/Feder- Rohrvorholer konzen- 
trisch zum Kanonenrohr (vereinfachte Darstellung); 
1 Kanonenrohr mit Bodenstück, 2 Jackenwiegenrohr 
(Bremszylinder), 3 Lagerbuchse für das Rohr, 4 Brems- 
kolben, 5 Vorholfeder, 6 Bremskolbenr jng, 7 Pufferkam- 
mer. 



Außerdem ist bei Panzern und Schiffen oft eine Stabilisierung gefor- 
dert, die bewirkt, daß das Geschützrohr die eingestellte Richtung im 
Raum beibehält, auch wenn das Fahrzeug irgendwelche Winkelbewe- 
gungen macht. 



8.2.2.1. Richtachsen, Geschützhöhenrichtteil, -seitenricht- 
teil und -verkantungsteil 

Die Lafetten haben für das Richten der Geschützrohre im allgemeinen 
zwei Richtachsen, die Höhenrichtachse (Schildzapfen-, Elevationsachse) 
und die Seitenrichtachse (Schwenk-, Azimutachse). 

Manche Geschütze haben eine weitere Achse, und zwar zum Horizontal- 
stellen der Höhenrichtachse, nämlich die Verkantungsachse. 

Bei Lafettenberechnungen, Aufbau- oder Funktionsüberlegungen, An- 
gaben für Schwerpunkte, Achsen oder Trägheitsmomente muß oft der 
Geschützteil, der sich um eine bestimmte Achse dreht, angesprochen 
werden. Eine kurze, allgemeinverständliche Bezeichnung durch ein Wort 
für diesen Geschutzteil gibt es bisher nicht. 

Es werden deshalb hier die nachfolgenden Bezeichnungen eingeführt 
und zum Teil mit ihren Abkürzungen verwendet. 



348 



Es handelt sich um die wie folgt bezeichneten und definierten Geschütz- 
teile: 

Geschützhöhenrichtteil (oder Kanonen höhenrichtteil) 
abgekürzt: Höhenrichtteil oder GHT 

Geschützseitenrichtteil (oder Kanonenseitenrichtteil) 
abgekürzt: Seiten richtteil oder GST 

Geschützverkantungsteil (oder Kanonen verkantungsteil) 
abgekürzt: Verkantungsteil oder GVT 

Der Geschützhöhenrichtteil (GHT) (sogenannte höhenrichtbare Masse) 
dreht sich um die Höhenrichtachse (Schildzapfenachse, Elevations- 
achse) und besteht u.a. aus Geschützrohr, Rohrwiege, Rohrbremse, 
Rohrvorholer und Ladeeinrichtung (gegebenenfalls). 

Der Geschützseitenrichtteil (GST) dreht sich um die Seitenrichtachse 
(Schwenkachse, Azimutachse) und besteht u.a. aus Geschützhöhenricht- 
teil, Oberlafette bzw. Turm, Richtmaschinen, Ausgleicher, Stabilisie- 
rung, Ladeeinrichtung (gegebenenfalls) und Zieleinrichtung. 

Der Geschützverkantungsteil (GVT) dreht sich um die Verkantungs- 
achse und besteht meistens aus dem Geschützhöhenrichtteil und dem 
Verkantungsträger. 

8.2.2.2. Oberlafette und Verkantungsträger 

Die Oberlafette ist die Tragkonstruktion des Geschützseitenrichtteiles. 
Bei den Panzern und teilweise den Panzergeschützen übernehmen diese 
Funktion (neben den anderen Aufgaben als Teil des Turmes) die 
Turmgehäuse. 

In der Oberlafette bzw. dem Turmgehäuse lagert über zwei Schildzapfen 
der Geschützhöhenrichtteil, drehbar um die Höhenrichtachse (Schild- 
zapfenachse) (Bild 883, 884, 886), oder bei dreiachsigen Geschützen 
der Verkantungsträger, drehbar um die Verkantungsachse (Bild 885 und 
814, Pkt. 8). 

Die Oberlafette lagert um die Seitenrichtachse drehbar auf dem Ge- 
schützunterteil. 

Diese Lagerung kann eine Pivotlagerung (Schwenkzapfenlagerung) 
(Bilder 883, 884, 808, 829) oder eine Drehkranzlagerung (Bilder 814, 
Pkt. 10,827, 830) sein. 

Bei der Pivotlagerung werden alle Kräfte aus dem Schuß, den Gewich- 
ten und dem Fahren durch zwei Horizontal-Lagerkäfte und eine 
Vertikal-Lagerkraft aufgenommen, 



349 



Bild 883. 



Geschütz mit Ober- 
lafe tten-Pivo tlageru ng 
mit drehbarem Zapfen; 
1 Geschützrohr, 2 Rohr- 
wiege, 3 Schildzapfen- 
lagerung, 4 Oberlafette, 

5 Pivotlagerung, 

6 Geschützunterteil. 



Bild 884. 

Geschütz mit Ober- 
lafetten-Pivotlageru ng 
mit feststehendem 
Zapfen. 



Bild 885. Geschütz mit drei Richtachsen und Verkantungsträger; 

1 Geschützrohr, 2 Rohrwiege, 3 Verkantungsträger, 
4 Oberlaferte, 5 Geschützunterteil. 

bei der Drehkranzlagerung durch eine Horizontal-Lagerkraft und zwei 
Vertikal- Lage rkräfte. 

Das Turmgehäuse hat immereine Drehkranzlagerung. 

An der Oberlafette sind u.a. die Richtmaschinen, Ausgleicher, evtl. die 
Ladeeinrichtung und Zieleinrichtungen angebracht. 

Im Turm befinden sich unter vielem anderen (Besatzung, Feuerleitung, 
Munition, Beobachtungs- und Navigationsgeräte usw.) die Richtma- 
schinen, seltener Ausgleicher, evtl. Lade- und Zieleinrichtungen. 

Als Beispiel für die Lagerung einer Bordkanone in einem Turmgehäuse 
wird die von Rheinmetall entwickelte Lagerung des Höhenrichtteils 
einer Kampfpanzer-Bordkanone gezeigt (Bild 886) und beschrieben. 

Besondere Kennzeichen: 

Im Turmgehäuse 1 ist in jeder Wange 7 eine Bohrung 8 mit Schlitz 14. 



351 




Bild 886. Lagerung des Höhenrichtteils einer Bordkanone im Turm- 
gehäuse eines Kampfpanzers. 

Die Wiegenwalze 6 mit Schildzapfen 13 ist aus einem Stück als 
Drehteil gefertigt. 

Beim Einbau der Bordkanone in das Turmgehäuse werden die Schild- 
zapfen 1 3 durch die Schlitze 14 in die Bohrung 8 geführt. 

Dann werden die Lagerbuchsen 10 von außen in die Bohrungen 8 des 
Turmgehäuses 7 und über die Schildzapfen 13 geschoben. 

Die Lagerbuchsen 10 werden durch die später aufgeschobene Blende 
15 seitlich gehalten. 

Fürdie gesamte Lagerung sind keineLagerdeckel, Schrauben, Gewinde, 
Stifte oder dgl. vorhanden. 

Membranabdichtung 18 gegen ABC-Kampfstoffe und Wasser, insbe- 
sondere beim Tauchen. 

Verkantungsträger 

Eine weitere Baugruppe tritt dann auf, wenn noch eine dritte Achse, die 
Verkantungsachse, zum Horizontalstellen der Schildzapfenachse vor- 
handen ist. 

352 



Bild 885 zeigt schematisch ein Geschütz, bei dem der Höhenrichtteil 
mit seinen Schildzapfen in einem Verkantungsträger gelagert ist, und 
andererseits der Verkantungsträger um die Verkantungsachse drehbar in 
der Oberlafette aufgehängt ist. 

Die Ausführung eines solchen Geschützes zeigt das Bild 831 von der 
3,7-cm-Schiffs-Flak S.K. C/30 Zwilling. 

Die Schiffsschwankungen werden selbsttätig laufend ausgeglichen durch 
einen Kreisel an dem Geschützverkantungsteil, der anzeigt, ob die 
Schildzapfenachse Winkelbewegungen um die Verkantungsachse macht, 
und durch eine entsprechende Gegendrehung des Verkantungsteiles um 
die Verkantungsachse (s. auch Abschnitt 8.2.2.5, Stabilisierung). 

Bild 814 zeigt eine andere Version des Verkantungsträgers. In diesem 
Falle lagert dieser 7 über einer Kugelhalbkreislaufbahn 8 in der 
Oberlafette 9. Diese Konstruktion wurde erforderlich, weil der Höhen- 
richtteil eine Turmwiege 1 hat und die Verkantungsträgerlagerung um 
den Turm herum gebaut werden mußte. 



8.2.2.3. Ausgleicher 

Die Schwerpunkte des Höhen- und Seitenrichtteiles sollten möglichst 
innerhalb der Höhen- und Seitenrichtachse liegen, damit hohe Richt- 
momente, unnötige Schwingungen und Beanspruchungen der Richt- 
maschinen und Lafetten beim Schießen und Fahren vermieden werden 
und ein gleichförmiges Feinrichten möglich ist. Dies gilt besonders, 
wenn beim schwankenden Fahren (Panzer oder Schiff) stabilisiert und 
gerichtet werden muß. 

Bei manchen Geschützen, vor allem Geschützen mit einem großen 
Höhenrichtbereich, ist es im allgemeinen nicht möglich, den Schwer- 
punkt des Höhenrichtteil es in die Höhenrichtachse zu legen, weil die 
Feuerhöhe zu groß würde (Bilder 817, 818, 821, 822). 

Bild 827 zeigt einen extremen Fall, bei dem die Schildzapfenachse weit 
hinter dem Geschützrohr liegt. Hier sollte eine besonders niedrige 
Feuerhöhe (1,25 m) und Schildzapfenhöhe erreicht werden. 

In diesen Fällen muß zwischen der Oberlafette und der Wiege ein 
Ausgleicher gelegt werden, der die Vorderlastigkeit des Höhenrichtteiles 
aufhebt (Bilder 819, 821, 822). 

Durch die Vorderlastigkeit entsteht ein Gewichtsdrehmoment = Ge- 
wichtskraft multipliziert mit deren Abstand von der Schildzapfenachse. 

Dieses Drehmoment muß von einem Ausgleicherdrehmoment = Aus- 
gleicherkraft multipliziert mit deren Abstand von der Schildzapfen- 



353 



achse, welches entgegen dem Gewichtsdrehmoment wirkt, aufgehoben 
werden, damit ein leichtes und gleichförmiges Richten möglich ist. 

Das Gewichtsdrehmoment ändert sich in Abhängigkeit von der Rohr- 
erhöhung, und zwar im wesentlichen mit dem Kosinus des Erhöhungs- 
winkels. 

Die Ausgleicherkräfte und deren Hebelarm zur Schildzapfenachse 
müssen bei der Konstruktion so ausgelegt werden, daß in Abhängigkeit 
von der Rohrerhöhung das Ausgleicherdrehmoment das Gewichtsdreh- 
moment jeweils gerade kompensiert. 

Mit diesem Ausgleichersystem kann ein vollkommener Ausgleich nur 
bei ruhender Aufstellung des Geschützes auf horizontaler Unterlage er- 
reicht werden. Wenn das Geschütz auf geneigtem Erdboden um die 
Schildzapfenachse gekippt ist oder wenn bei Panzerkanonen und Schiffs- 
geschützen durch die Schwankungen beim Fahren zusätzliche Massen- 
kräfte am Schwerpunkt des Hohenrichtteiles auftreten, ist der Aus- 
gleich mehr oder weniger gestört. 




Bild 887. Vergleich der Feuerhöhen (Schildzapfenhöhen) zweier 
Geschütze mit leichtem und schwerem Bodenstück. 



354 



Die Schiffsgeschütze können deshalb keinen Ausgleicher verwenden und 
müssen den Schwerpunkt der Höhenrichtteile in die Schüdzapfenachse 
verlegen. Damit die Feuerhöhe dennoch klein bleibt, wurde von 
Rheinmetall das „Schwere Bodenstück" eingeführt, das den Schwer- 
punkt des Geschützhöhenrichtteils nach hinten verlagert. Dieses Boden- 
stück hat außerdem den Vorteil, daß die Bremsrückstoßkraft verkleinert 
wird (Bild 887). 

Die Ausgleicher können als Zugausgleicher (Bilder 819,822,891) oder 
als Druckausgleicher (Bilder 817, 821, 888, 889, 891) arbeiten, ferner 
können sie Federausgleicher (Schrauben-, Drehstab-, Spiralfeder) (Bild 
888), hydropneumatische (Bild 889), pneumatische (Bild 890) oder 
kombinierte Feder-/pneumatische Ausgleicher (Bild 891) sein. 



Wegen der Vor- und Nachteile der Ausgleicherarten siehe Tabelle 802. 

Tabelle 802. Vor- und Nachteile der Feder- und pneumatischen 
Ausgleicher . 



- — Ausgleicherart 






Merkmale 


Federausgleicher 


pneumatische 
Ausgleicher 


Gewicht 


groß 


klein 


Raumbedarf 


groß 


k lein 


Reibungskräfte 

und damit entsprechende 
R ichtmaschi nenkräfte 


klein 


groß 


Tempera tu ranfäll igkeit, 

damit schwankende Aus- 
gleicherkräfte und ein- 
stellbare Temperatur- 
Ausgleich Vorrichtung 


nein 


ja 


Bedienungsäufwand 


k lein 


größer 


Wartungsaufwand 


klein 


größer 






i . I ) I . O O i 














Bild 888. Federausgleicher. 



355 




Bild 890. Pneumatischer A usgleicher. 




Bild 89 1 . Kombinierter Feder- /hydropneumatischer A usgleicher. 



8.2.2.4. Richtmaschinen 

Um das Geschützrohr richten und in der gerichteten Stellung halten zu 
können, sind R i cht m aschinen erforderlich. 

Die Kraftübertragung von der Richtmaschine auf den Geschützhöhen- 
oder -Seiten richtteil erfolgt bei großen Richtbereichen durch Zahnbögen 
oder Zahnkränze, in die Zahnritzel der Richtmaschinen eingreifen. 

Bei kleinen Richtbereichen ist es oft vorteilhafter, Gewindespindeln 
(Bild 809) oder Hydraulikzylinder (Bild 892, Pkt. 3) zur Kraftüber- 
tragung zu verwenden. 

Feldgeschütze und Bordkanonen von Kasemattpanzern haben meistens 
von Hand betriebene, mechanische Richtmaschinen (Bilder 809,816, 
819, 820). 



356 



Schwere Geschütze oder solche, die schnell und gleichförmig gerichtet 
werden müssen, haben hydraulische oder elektrische Richtantriebsma- 
schinen und hydraulische oder elektrische Steuerungen, die durch 
Handgriffe oder Handräder am Geschütz oder eine Fernübertragung 
betätigt werden. 

Auf Bild 829 von der 15 cm Flak 55 ist vor der rechten Oberlafetten- 
wand links die elektro-hydrostatische Höhenrichtmaschine mit ihrem 
Steuerrad und rechts die elektro-hydrostatische Seitenrichtmaschine 
ebenfalls mit Steuerrad zu sehen. 

Bild 892 zeigt eine Übersicht über eine hydraulische Höhen- und 
Seitenrichtanlage für einen Kampfpanzer. 




Bild 892. Höhen- und Seitenrichtanlage eines Kampfpanzers. 

357 



Der Höhenrichtantrieb erfolgt durch den Hydraulik-Höhenrichtzylin- 
der 3, dessen Kolbenstangen-Lagerauge unmittelbar an dem Geschütz- 
höhenrichtteil angreift, während das Zylinder-Lagerauge sich an dem 
Turmgehäuse abstützt. 

Die Seitenrichtmaschine 1 hat einen Ölmotor, der über ein Getriebe, das 
mit einem Hand-Seitenrichtgetriebe kombiniert ist, das Seitenrichtritzel 
antreibt, das dann auf dem fahrzeugfesten Zahnkranz abläuft und damit 
dem Turm die Seitenrichtung gibt. 

Der Richtschütze steuert den Höhenrichtzylinder mit zwei Handgriffen 
10 an, indem er sie um eine horizontale Achse (quer zur Sitzrichtung) 
kippt. Der Seitenricht-Ölmotor wird angesteuert durch ein Drehen der 
Griffe um eine Achse in Sitzrichtung. 

Der Kommandant kann den Richtschützen übersteuern und Höhen- und 
Seitenrichtung mit dem Griff 2 geben, und zwar durch die gleichen 
Kipp- und Drehbewegungen wie beim Richtschützen-Steuergriff. 

Ein besonderes Problem, das in der Hauptsache die handbetriebene 
Höhenrichtmaschine betrifft und seit Jahrzehnten die Geschützkon- 
strukteure beschäftigt, ist folgendes: 

Das Geschützrohr muß jederzeit in seiner Lage durch die Richtmaschi- 
nen gehalten werden. Auch durch das Schießen und die dadurch 
entstehenden Schwingungen darf sich das Rohr nicht nach oben oder 
unten bewegen, es sei denn, daß die Richtmaschinen betätigt werden. 
Für diesen Fall darf in der Richtmaschine keinerlei Sperrung vorliegen. 

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gewindespindelrichtmaschine 
oder eine Richtmaschine mit einem Schnecken/Schneckenradtrieb. Der 
Nachteil ist jedoch, daß die Richtmaschinen mit diesen selbsthemmen- 
den mechanischen Trieben einen Wirkungsgrad unter 50 % haben. 

Diese Leistungseinbuße ist besonders bei Handbetrieb sehr ungünstig. Es 
sind deshalb schon eine Reihe von mechanischen Konstruktionen mit 
einem höheren Wirkungsgrad erdacht und ausgeführt worden. Ob 
jedoch ein System sich bewährt hat und bei einem Seriengerät 
eingeführt wurde, ist nicht bekannt. 

Bei hydraulischen Antrieben wird das Problem durch Sperrventile 
gelöst. 

8.2.2.5. Stabilisierung' ) 

Panzerbordkanonen und Schiffsgeschütze haben oft eine Einrichtung, 
die bewirkt, daß trotz Winkelbewegungen der Panzer oder Schiffe beim 
Fahren das Kanonenrohr seine Richtung im Räume beibehält. 

1) Vgl. auch 6, Zielen und Richten, Abschn. 6.4. 



358 



Dieses Stabilisieren des Geschützrohres ist zu erreichen durch eine 
zweiachsige Stabilisierung, bei der die Bewegungskorrekturen, die zum 
Beibehalten der Richtung der Kanone im Räume notwendig ist, um die 
Höhenricht- und Seitenrichtachse durchgeführt werden. 

Soll zusätzlich noch eine Verkantung der Schildzapfenachse ausgeschal- 
tet werden, d.h. der ganze Turm bzw. Höhenrichtteil stabilisiert 
werden, so ist eine dreiachsige Stabilisierung erforderlich, wozu die 
bereits erwähnte Verkantungsachse notwendig ist (s. Abschnitt 8.2.2.1 
und 8.2.2.2, Verkantungsträger, sowie Bild 885 und 814). 

Bei einer zweiachsigen Stabilisierungsanlage für einen Kampfpanzer 
werden zwei Kreisel an dem Höhenrichtteil angebracht, mit zueinander 
senkrechten Achsen, die elektrische Signale abgeben, wenn Winkelbewe- 
gungen am Geschützrohr auftreten. 

Je ein weiterer Kreisel am Turm und der Fahrzeugwanne zeigen an, ob 
diese Teile Winkelbewegungen machen. 

Die Kreiselsignale werden elektronisch verarbeitet und wirken dann 
über elektrisch-hydraulische Servoventile auf die Höhenricht- und 
Seitenrichtantriebe, die praktisch verzögerungslos die Störungswinkel- 
bewegungen korrigieren durch nach Richtung und Größe entgegenge- 
setzte Winkelbewegungen. 

8.2.2.6. Horizontierung 

Flugabwehrkanonen und Schiffsgeschütze mit einer Feuerleitung (z.B. 
Kommandogerät) außerhalb des Geschützes und mit oder ohne Fern- 
steuerung der Richtmaschinen haben eine Einrichtung zum Horizontal- 
stellen der Höhenrichtachse und Vertikalstellen der Seitenrichtachse, 
Horizontierung genannt. 

Bild 893 zeigt schematisch eine Ausführungsart der Horizontierung. 

Der Geschützseitenrichtteil lagert mit dem Pivotzapfen der Oberlafette 
drehbar in einer kardanisch aufgehängten Pivotzapfenlagerung. Die 
äußeren Kardanzapfen werden in zwei Lagern der Sockelunterlafette 
aufgenommen. 

Der untere Teil der Pivotzapfen lagerung kann durch zwei senkrecht 
zueinander angeordnete Gewindespindeln nach allen Richtungen so 
verschwenkt werden, daß die Pivotachse senkrecht steht. 

Bei einer Flugabwehr-Feldkanone werden die Gewindespindeln von 
Hand betätigt. 

Bei Schiffsgeschützen werden die Spindeln laufend und maschinell 
entsprechend den Bewegungen des Schiffes gedreht, so daß der 
Pivot zapfen immer senkrecht steht. 

359 



\ 



Bild 893. Geschütz mit. Ober la fette n-Pivot läge rung und Horizon- 
tierung. 



8.2.2.7. Rieht- und Schußbereichbegren?ung 

Rieht bereichbegrenzung 

Bei manchen Geschützen wird gefordert, daß das Geschützrohr in 
bestimmte Teile des Höhenricht- und/oder Seitenrichtbereiches nicht 
einschwenken darf, z.B. weil es dann gegen Teile des eigenen Geschützes 
oder Fahrzeuges stößt. 

Am Beispiel einer Panzerbordkanone mit hydraulischer Richtanlage soll 
gezeigt werden, wie diese Funktion erreicht wird. 



360 



Damit das Geschützrohr nicht gegen das Fahrzeugheck stößt, darf der 
Seitenrichtbereich von 4 Uhr bis 8 Uhr Turmstellung nur dann durch- 
fahren werden, wenn die Höhenrichtstellung des Rohres über 0° 
beträgt. 

Am Turmgehäuse ist ein elektrischer Endschalter angebracht, der durch 
ein Kurvenstück an dem Kanonenhöhenrichtteil entsprechend gesteuert 
wird, solange die Höhenrichtung des Rohres unter 0° ist. 

Am Turmgehäuse ist ein weiterer Endschalter vorgesehen, der durch ein 
fahrzeugseitiges Kurvenstück eingeschaltet ist, solange sich der Turm in 
dem Seitenrichtbereich von 4 Uhr bis 8 Uhr befindet. 

Die Endschalter sind in Reihe geschaltet. Sind beide Endschalter 
geschlossen, wird ein elektro-hydraulisches Ventil betätigt. Hierdurch 
wird der Ölstrom vom Höhenricht-Steuerventil zum Höhenrichtzylinder 
gesperrt, und der Höhenrichtzylinder erhält Drucköl aus dem Drucköl- 
speicher, und zwar so lange, bis das Geschützrohr über 0° Erhöhung 
steht und über das Fahrzeugheck schwenken kann. Dann öffnet der 
Höhenrichtendschalter, und das elektro-hydraulische Ventil stellt den 
normalen Betriebszustand wieder her. 

Schußbereichbegrenzung 

Hierbei darf das Geschützrohr zwar ungehindert den vollen Höhen- und 
Seitenrichtbereich ausfahren, jedoch muß ein Schießen in bestimmten 
Teilen des Richtbereiches unmöglich sein, z.B. wenn eigene Anlagen 
oder Gebäude in der Schußlinie liegen. 

Die Forderung kann erfüllt werden, wenn durch mechanische oder 
elektrische Einrichtungen die Abfeuerung des Geschützes gesperrt wird, 
solange sich das Geschützrohr in dem zu schützenden Richtbereich 
befindet. 

Als Beispiel hierfür wird das von Rheinmetall insbesondere für 
automatische Schußwaffen entwickelte Programmierbare Abfeuer- und 
Konturenbegrenzungsgerät PATROL beschrieben. 

Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem Seiten- und Höhenwinkel- 
codierer und einer elektronischen Steuerung. Die an dem Geschütz 
angeordneten Seiten- und Höhenwinkelcodierer speichern die Grenzen 
zwischen Kampf- und Schutzbereich (Bild 894) in einem Speicher der 
Steuerung. 

Zur Programmspeicherung fährt der Richtschütze die Grenzlinie der 
Höhe nach unter Beobachtung durch das Zielfernrohr (bei Berücksichti- 
gung der Schußparabel) bei aufnahmebereit geschaltetem Speicher ab. 
Zu jedem Seitenwinkel wird der zugeordnete Höhenwinkel gespeichert, 
der später beim Richten der Waffe von der elektronischen Steuerung 
wieder abgefragt wird. Der gesamte Seitenwinkel von 360° wird in 2 9 = 



361 



512 Winkelschritte unterteilt und der Höhenwinkel in Bereich von —5° 
bis +40° in 2 6 = 64 Schritte. Die Gesamtzahl der Kerne in der 
Kernspeichermatrix beträgt somit 512 x6 = 3072. Die Winkelauflösung 
für jede Achse beträgt 0,7° je Schritt. 




Bild 894. Konturenpanorama zum Schußbereichbegrenzer PA TR OL. 



Nach einem Stellungswechsel des Geschützes werden die vorher 
eingespeicherten Winkelkombinationen gelöscht. Danach werden, wie 
vorstehend beschrieben, die neuen Werte in den Speicher eingegeben. 
Nach dem Umschalten auf „Feuer" wird die neue Schußbereichbegren- 
zung wirksam, d.h., wenn die Waffe bei der Ziel Verfolgung in gesperrte 
Bereiche fährt bzw. deren Konturen berührt, so wird — auch bei 
betätigtem Abfeuerpedal — die Abfeuerung gesperrt. 

Es lassen sich auch Schußfeldaussparungen, sog. Fenster, mit dem 
Schußbereichbegrenzer speichern; die Kernspeichermatrix muß zu 
diesem Zweck entsprechend vergrößert werden. 

Bei zwischenzeitlicher Erdzielbekämpfung kann der Schußbereichbe- 
grenzer verzögerungslos aufgehoben werden. 

8.2.3. Geschützunterteil und Fahrbarmachung 

Der Geschützunterteil nimmt den Geschützseitenrichtteil auf, und zwar 
drehbar gelagert vermittels eines Pivotzapfens oder eines Drehkranzes 
(s. Abschnitt 8.2.2.2). 



362 



Die Gewichts- und Schußkräfte werden von dem Geschützunterteil an 
den Erdboden, ein Fahrgestell oder eine ortsfeste Bettung weitergelei- 
tet. 

Dabei ist eine wackelfreie Aufstellung des Geschützes durch Dreipunkt- 
auflage oder entsprechende Einrichtungen sowie eine ausreichende 
Standfestigkeit beim Schuß besonders zu berücksichtigen (s. Abschnitt 
9.10). 

Außerdem hat der Geschützunterteil Einrichtungen für das Fahrbar- 
machen oder er ist selbst das Fahrgestell. 



8.2.3.1. Räderlafetten 

Die durch Kraftwagen gezogenen und am Boden eingesetzen Räder- 
geschütze wie Mörser (Bild 802), Feldgeschütze (Bild 816, 818, 819 und 
820), Gebirgsgeschütze (Bild 815), Panzerabwehrkanonen (Bild 806, 
807) und Flugabwehrkanonen (Bild 825 bis 829) haben als Geschütz- 
unterteil 

Räder-Dreibeinlafettierungen (Bild 802), 
Räder-Spreizlafetten (Bild 806, 815 und 819), 
Räder-Kreuzlafetten (Bild 816), 
Räder-Rahmenlafetten (Bild 807) und 

Kreuzlafetten mit absetzbaren Sonderanhängern (Bild 825 bis 829). 
Räder-Dreibeinlafettierungen 

Bild 802 zeigt einen schweren Mörser mit Räder-Dreibeinlafettierung. 
Die Rückstoßkraft beim Schuß wird ohne Rücklaufeinrichtung vom 
Rohr direkt über eine Kugel am Rohr und eine Kugelpfanne an der 
Bodenplatte 03 in den Erdboden geleitet. Das Rohr bildet das eine Bein 
der Dreibeinlafettierung. In der Nähe der Rohrmündung ist ein 
Zweibein befestigt mit einem Höhenricht-, Seitenricht- und Verkan- 
tungstrieb. 

Das Zweibein 02 kann mit einem Fahrgestell 04 verbunden werden, so 
daß der Mörser sowohl unmittelbar mit Dreibein vom Erdboden als 
auch vom Fahrgestell aus schießen und außerdem von einem Kraft- 
wagen gezogen werden kann. 

Räder-Spreizlafetten 

Die Geschütze mit Räder-Spreizlafetten haben ein relativ kleines Ge- 
wicht. Das Seitenrichtfeld ist wesentlich größer als bei den früheren 
Kastenlafetten. 

Der Geschützunterteil besteht aus einer Unterlafette mit einer Dreh- 
kranz- oder Pivotlagerung für die Oberlafette, einem Fahrwerk mit 



363 



Achse, Rädern und Bremsen, zwei Holmen mit Erdspornen, die nach 
außen gespreizt und an der Unterlafette verriegelt werden. 

Die gespreizten Holme ergeben eine große Auflagebasis, die dem 
Geschütz beim Schuß eine gute Standfestigkeit verleiht (vgl. 9.10.1 ). 

Eine wackelfreie Aufstellung des Geschützes in unebenem Gelände 
erfordert eine Dreipunktauflage. Die Erdsporne am Ende der Spreiz- 
holme bilden zwei Auflagepunkte. Die zwei Auflagepunkte der Ge- 
schützräder werden für das Schießen ersetzt durch einen Auflagepunkt, 
indem eine Bodenplatte zwischen den Rädern abgesenkt wird und dabei 
die Räder anhebt (Bild 819). 

Eine zweite Möglichkeit zur Erzeugung einer Dreipunktauflage besteht 
darin, daß die Räder zwar am Boden bleiben, die Radachse jedoch um 
eine Verkantungsachse an der Unterlafette frei schwingen kann. Das 
Verkantungsgelenk bildet statisch gesehen den dritten Auflagepunkt für 
das Geschütz (Bild 931 in Abschn. 9.10.1). 

Zum Fahren mit Zugkraftwagen werden die Holmenden zusammen- 
geschwenkt und verriegelt. An den Holmenden befindet sich eine 
Zugöse zum Anhängen an den ZKW. Bei diesem Zusammenschwenken 
wird automatisch die Radachse mit der Unterlafette verriegelt, so daß 
sie sich nicht mehr um die Verkantungsachse drehen kann. 

Die auf Bild 819 gezeigte Feldhaubitze hat vorne unter dem Geschütz- 
rohr einen Hilfsantrieb, der die großen Geschützräder antreibt (bis 
12 km/h). An jedem Holmende ist ein Rad angebracht, welches für das 
Selbstfahren hydraulisch nach unten geschwenkt wird und dabei den 
Holm anhebt. Diese Räder können vom Fahrer, der vorne links vom 
Geschützrohr sitzt, hydraulisch gelenkt werden (Bild 820). 



Räder-Kreuzlafetten (Bild 816) 

Die Geschütze mit Räder-Kreuzlafetten sind im allgemeinen schwerer 
als die mit Spreizlafetten, sie haben jedoch den Vorteil eines unbe- 
grenzten Seite nrichtfeldes. 

Die Unterlafette hat drei oder vier Holme, die die Rundumstandfestig- 
keit gewährleisten. Von den Holmen sind einer oder zwei fest mit dem 
Unterlafettenmrttelteil verbunden, während zwei Holme in Fahrstellung 
zum Geschütz hin eingeschwenkt werden. 

Bei einer Drei hol m-Unterlafette ist die wackelfreie Aufstellung im 
Gelände immer vorhanden. Bei vier Holmen müssen diese so eingerich- 
tet sein, daß die Auflageteller an den Holmenden den Bodenuneben- 
heiten angepaßt werden können, z.B. durch Gewindespindeln zum 
Heben und Senken der Auflageteller an den Holmenden. 



364 



In Feuerstellung sind die Räder nach oben oder seitlich nach unten 
weggeschwenkt, so daß sie über die Holme (Bild 816) oder die 
Oberlafette über die Räder hinwegschwenken können. 

R äde r- R ah menl afetten 

Bild 807 zeigt eine Pak mit einer Räder-Rahmenlafette. Die Unter- 
lafette wird durch einen Rahmen in Rhombenform gebildet. An der 
vorderen Rhombusspitze befindet sich die Lagerung für die Oberlafette 
und das Fahrwerk. Die vorderen Rahmenholme verlaufen nach außen 
wie Spreizholme, so daß der gleiche große Seitenrichtbereich besteht 
wie bei der Spreizlafette. Nach hinten gehen die Holme des Rahmens 
wieder nach innen, schließen den Rahmen und bilden an der hinteren 
Rhombusspitze eine Lagermöglichkeit für einen hydrostatischen Hilfs- 
antrieb (20 km/h), der die vorderen Geschützräder antreibt. Außerdem 
wird am hinteren Ende des Rahmens eine schwenkbare Achse mit zwei 
Rädern aufgehängt, die sich der Bodenunebenheit anpassen können. 
Beim Schuß wird die Schwenkbarkeit aufgehoben durch spezielle 
hydraulische Stoßdämpfer. Mit dem Hilfsantrieb kann die Pak schnell 
die Feuerstellung wechseln, ohne vom Zugkraftwagen abhängig zu sein. 
Sie ist immer feuerbereit, da sie ohne abzuprotzen von den Rädern aus 
schießt. 

Kreuzlafetten mit absetzbaren Sonderanhängern 

Die Bilder 825 bis 829 zeigen drei Flugabwehrkanonen mit Kreuzlafet- 
ten, die durch Sonderanhänger fahrbar gemacht werden. 

Die Kreuzlafette auf Bild 825 hat drei Holme und trägt in der Mitte die 
Drehkranzlagerung für die Oberlafette. Das Fahrgestell hat einen 
U-förmigen Rahmen, an dem zwei Räder mit der Federung angelenkt 
si nd. 

Bild 826 zeigt das Geschütz in Fahrstellung. Zum Aufprotzen werden 
die Geschützrohre über die beiden auf Bild 825 rechts befindlichen 
Holme geschwenkt. Dann fährt das Fahrgestell mit der offenen Seite 
des U-Rahmens über den auf Bild 825 auf der linken Seite gezeigten 
Holm, bis der am Holmende befindliche Bolzen mit dem Fahrzeug- 
rahmen verbunden werden kann. Dann werden die beiden anderen 
Holmenden mit einer Kettenwinde hochgezogen und mit dem Fahr- 
zeugrahmen verriegelt. 

Die 8,8 cm Flak 41 (Bild 827) hat eine Vierholm-Kreuzlafette, einen 
Sockel mit Horizontierung und Drehkranzlagerung für die Oberlafette. 

Zwei Holme sind fest und zwei seitlich anschwenkbar, wie auf dem Bild 
828 des Geschützes in Fahrstellung zu erkennen ist. 

Das Geschütz wird fahrbar gemacht durch zwei einachsige Sonderan- 
hänger, die über die festen Holme geschoben und im mittleren Teil der 



365 



Holme an zwei Haken eingehängt werden. Die Holmenden werden mit 
den Winden der Sonderanhänger hochgezogen und verriegelt. 

Bild 829 zeigt die 15 cm Flak 55 mit einer sechsholmigen Plattenkreuz- 
lafette. Die Oberlafette lagert mit einem Pivotzapfen in dem inneren 
Kardanring der Horizontierung, die in dem Sockel der Unterlafette 
eingebaut ist. 

Zwei zweiachsige Sonderanhänger werden für die Fahrbarmachung 
direkt mit der Lafetten kreuzplatte verbunden, während vier Holme 
gegen die Platte geschwenkt werden. 

8.2.3.2. Selbstfahrlafetten und Panzer 

Die selbstfahrenden Geschütze und Panzer wie Bordmörser (Bild 803), 
Panzerabwehrleichtgeschütze (Bild 804), Selbstfahrgeschütze (ungepan- 
zert) (Bild 822), Panzergeschütze (Bild 823) und Panzer (Bilder 808 bis 
814) haben als Geschützunterteil Fahrgestelle mit 

Kugelpfanne und Rollenwagen (Bild 803) (speziell für den Bordmör- 
ser), 

Schlitten-Pivot-Unterlafette (Bild 804) (speziell für das Panzerleicht- 
geschütz), 

Drehkranz-Sockel-Unterlafetten (Bild 822), 
Pivot-Sockel-Unterlafetten, 

unmittelbarer Drehkranzlagerung (Bilder 805, 810, 811, 812, 814) 
und 

unmittelbarer Pivotzapfenlagerung (Bilder 808 und 809). 

Die Standfestigkeit von Selbstfahrgeschützen und Panzern wird in 
Abschnitt 9.10.2 behandelt. 

Das Bild 803 zeigt, wie der Schützenpanzer mit einer Kugelpfanne und 
einem Rollenwagen den Unterteil des Bordmörsers bildet. 

Der Unterteil für das Panzerabwehrleichtgeschütz auf Schützenpanzer 
wird dargestellt durch einen Schlitten, der die Pivotlagerung für die 
Oberlafette trägt. Der Schlitten gleitet auf einer Schlittenführung, die 
mit dem Schützenpanzer fest verbunden ist (Bild 804). 
Zum Laden wird der Schlitten mit dem Leichtgeschütz nach vorne 
gebracht. Die Schieß- und Marschstellung ist hinten. 

Bei den Selbstfahrgeschützen und teilweise auch bei den Panzerge- 
schützen werden im allgemeinen Sockelunterlafetten mit dem Fahrge- 
stell verschraubt, die eine Drehkranz- oder Pivotzapfenlagerung für die 
Oberlafette haben (Bild 822). 

Bei den Panzergeschützen und Panzerbordkanonen, bei denen ein 
Turmgehäuse die Funktionen der Oberlafette übernimmt, bildet das 
Fahrgestell den Geschützunterteil, und das Turmgehäuse ist über einen 
Drehkranz unmittelbar in dem Fahrgestell gelagert. 



366 



Zur Ableitung der Schußkräfte in den Erdboden sowie zur Erhöhung 
der Standfestigkeit (vgl. 9.10.2) haben die Fahrgestelle der Selbstfahr- 
geschütze und Panzergeschütze häufig hydraulisch ausfahrbare Erd- 
stützen und Erdsporne (Bild 822) sowie Einrichtungen, um die Fede- 
rung der Fahrgestelle zu sperren. 



8.2.3.3. Ortsfeste Lafettierungen 

Die auf den ortsfesten Bettungen aufgestellten Geschütze wie Flugab- 
wehrkanonen (Bild 830), Schiffsgeschütze (Bild 831) und Küstenge- 
schütze haben im allgemeinen als Geschützunterteil 

Pivot-Sockel-Unterlafetten (Bild 883,884) und 

Drehkranz-Sockel-Unterlafetten (Bild 830). 

Der Sockel wird vermittels Schrauben auf der ortsfesten Bettung, einem 
Eisenbahnwagen oder Schiff, befestigt. 



8.2.4. Sonderlafettierungen 

Unter Sonderlafettierungen sind hier solche zu verstehen, die in den 
Funktionen und dem Aufbau nicht den normalen Lafetten nach den 
Abschnitten 8.2.1 bis 8.2.3 entsprechen. Es sind Lafettierungen für 

Geschützrohre ohne Rücklauf (Bild 802, 803), 

Geschützrohre ohne Rückstoß (Bild 804), 

Geschütze mit einem Rohrrücklauf und einem Lafettenrückjauf (Bild 
821) und 

Geschütze ohne Richtachsen (Bild 813). 

Bilder 802 und 803 zeigen Mörser ohne Rohrrücklauf und ohne 
eigentliche Richtachsen. Die Gasrückstoßkraft wird direkt über eine 
Kugel am Rohr und eine Kugelpfanne an einer Bodenplatte bzw. einem 
Fahrzeug in den Erdboden geleitet (s. auch Abschn. 8.2.3.1 Räder- 
Dreibein lafettierungen). 

Gerichtet wird das Rohr mit einfachen Spindeltrieben, die das Rohr um 
den Kugelmittelpunkt schwenken. Rohrwiege, -bremse, -vorholer und 
Oberlafette fallen fort. 

Auf Bild 8Q4 ist ein Leichtgeschütz (Düsenkanone) zu sehen, bei dem 
beim Schuß keine Rückstoßkraft entsteht und demzufolge auch kein 
Rohrrücklauf erforderlich ist. Hier fallen Rohrbremse und -vorholer 
(siehe auch Abschnitt 8.1 und 8.2.3.2) fort. 

Auf Bild 813 ist ein KPz dargestellt, der keine eigentlichen Richtachsen 
hat. Das Kanonenrohr ist nur rücklaufbeweglich in der Fahrzeugwanne 



367 



gelagert. Das Höhenrichten des Rohres erfolgt durch ein Anheben der 
Fahrzeugwanne vorne und ein Absenken hinten. Die Laufräder des 
Kettenfahrwerks haben eine hydropneumatische Einzelfederung. Die 
hydraulischen Zylinder für die Federung der vorderen und hinteren 
Lauf räder paare werden auch für das Heben und Senken der Wanne 
benutzt, indem sie je nach Drehen der Handgriffe an der Lenksäule mit 
Hydrauliköl beaufschlagt werden. 

Das Seitenrichten des Rohres erfolgt ebenfalls durch Schwenken des 
gesamten Panzers, und zwar läuft beim Richten nach rechts die rechte 
Kette rückwärts und die linke Kette vorwärts und umgekehrt beim 
Richten nach links. 

Bei einem Panzer übernimmt das Fahrgestell vom Standpunkt der 
Geschützfunktionen her gesehen die Funktion der Wiege, Oberlafette, 
Unter lafette und der R i cht masch inen. 

Es seien noch zwei Geschütze angeführt, die zwar der Vergangenheit 
angehören, jedoch in bezug auf Konstruktion und Ballistik interessante 
Geräte darstellen. 

Bild 821 zeigt eine 24-cm-Kanone mit einem seinerzeit neuartigen 
Rohr- und Lafettenrücklauf. Der Geschützunterteil besteht aus einer 
rücklaufbeweglichen Unterlafette und auf dem Erdboden verankerten 
Bodenplatten, auf denen die Unterlafette und damit die Gesamtlafette 
zurückläuft. 

Das Rücklaufsystem für das Geschützrohr arbeitet wie unter 8.2.1 
beschrieben, und ein im Prinzip ähnliches System wird für die rücklau- 
fende Lafette verwendet. 

84% des Gesamt-Geschützgewichtes sind an den Rücklaufbewegungen 
beteiligt. 

Zum Fahrbarmachen wurde das Geschütz ohne Einsatz eines Kranes in 
fünf Teile zerlegt und auf Sonderanhänger verlastet. In 1 bis 1 1/2 
Stunden war das 55 t schwere Geschütz wieder in Feuerstellung. 

Das auf Bild 824 dargestellte Eisenbahngeschütz hatte wahrscheinlich 
die größte Schußweite, die je eine Rohrwaffe erreicht hat. 

Der Geschützhöhenrichtteil ist in einem langen Träger gelagert, der 
vorne und hinten rück lauf beweglich (Lafettenrücklauf) auf je zwei 
Eisenbahn-Drehgestellsystemen ruht (zehn Achsen vorne, acht Achsen 
hinten). 

Seitenrichtung wurde durch Fahren in einer Gleiskurve oder vermittels 
einer Gleis-Drehscheibe gegeben. 



368 



8.2.5. 



Panzerung und ABC-Schutz 



Die Kombination von Waffe und Eigenschutz ist mindestens so alt wie 
Schwert und Schild. Mit der Einführung der Schußwaffen bedeutet 
Eigenschutz den Schutz von Mannschaft und Gerät bei Waffen, die 
entsprechend ihrer taktischen Aufgabe der direkten Feindeinwirkung 
ausgesetzt sind, gegen Munition, die aufgrund chemischer oder kineti- 
scher Energie wirkt, und gegen ABC-Waffen. 

Bei der Betrachtung des Eigenschutzes gegen Munition, deren Wirkung 
einen Treffer voraussetzt, ist davon auszugehen, daß einmal die 
Wahrscheinlichkeit eines Treffers gering gehalten und zum anderen die 
Wirkung eines Treffers verhindert oder zumindest reduziert werden 
sollte. 

Um die Wahrscheinlichkeit eines Treffers so klein wie möglich zu 
machen, ist die dargebotene Zielfläche klein (günstige Silhouette) und 
bei beweglichen Waffenträgern wie Kampfpanzern die mögliche Fahr- 
geschwindigkeit groß zu halten. 

Auf den Schutz gegen die Wirkung von Treffern durch Panzerung und 
auf den ABC-Schutz wird im folgenden kurz eingegangen. 

8.2.5.1. Schutz durch Panzerungen an Fahrzeugen und La- 
fetten 

Nicht nur die Mannschaft, sondern vielfach auch die elektronischen 
Geräte, wie Feuerleitanlagen, Rechner, sowie Regelsysteme, mit denen 
moderne Panzerfahrzeuge ausgerüstet sind, gilt es, durch gepanzerte 
Abdeckungen zu schützen, um die volle Gefechtsbereitschaft auch bei 
feindlichem Beschuß sicherzustellen. Ferner muß der eigene Munitions- 
vorrat besonders abgesichert werden, da hier ein Treffer verheerende 
Zerstörungen im Kampfraum zur Folge haben kann. 

Genaue Kenntnis des Durchschlagsvermögens der verschiedenen Ge- 
schosse und ihrer Wirkungsweise ist notwendig, um geeignete Schutz- 
maßnahmen zu entwickeln. 

Infanteriegeschosse und Splitter von in einigem Abstand detonierenden 
Granaten verlieren beim Eindringen in Stahl oder AI-Blechen sehr 
schnell ihre kinetische Energie. Sie können von verhältnismäßig dünnen 
Panzerungen fast immer abgefangen werden. 

Sprenggeschosse besitzen infolge ihrer zum Querschnitt verhältnismäßig 
kleinen Masse kein hohes Durchdringungs vermögen. Dazu erfolgt die 
Geschoßzerlegung durch den Aufschlagzünder meist schon an der 
Oberfläche der Panzerung. 



369 



Hohlladungs- und Wuchtgeschosse hoher kinetischer Energie dagegen 
vermögen auch starke Panzerungen zu durchdringen, so daß ein 
geeigneter Schutz sehr problematisch ist. Wird jedoch davon ausgegan- 
gen, daß mit größeren Entfernungen die Treffgenauigkeit der HL-Ge- 
schosse wie auch die kinetische Energie der Wuchtgeschosse abnimmt, 
bietet eine geeignete Ausbildung der Panzerung doch eine Sicherheit. 

Beim Auftreffen der Wuchtgeschosse sowie beim Detonieren von 
Sprengladungen an der Oberfläche der Panzerungen können durch 
Stoßwelleneinflüsse auf der Rückseite Materialbrocken abplatzen (Hop- 
kins-Effekt), die mit großer Geschwindigkeit durch den Kampfraum 
fliegen. Dadurch können Zerstörungen auftreten, ohne daß das eigentli- 
che Geschoß die Panzerung durchdrungen hat. 

Eine Panzerung muß allgemein folgenden Anforderungen genügen: 
möglichst hohe Beschußsicherheit, 

große Sprengsicherheit, d.h. geringe Neigung zur Rißbildung und zu 
Ausbrüchen sowie 

gute Verarbeitungsmöglichkeit, z.B. Schweißbarkeit. 

Für die Auslegung einer Schutzpanzerung für Lafetten oder Fahrzeuge 
sind folgende Merkmale wichtig: 

Starke Frontpanzerungen hoher Materialfestigkeit mit möglichst großen 
Neigungswinkeln und Abrundungen; 

dadurch können einmal Geschosse zum Abgleiten gebracht werden, 
ferner wird die Durchschlagsleistung von Wuchtgeschossen durch flache 
Auftreffwinkel stark vermindert. 

Aufbauten vor der eigentlichen Panzerung wie Verkleidungen, Blenden, 
Nebelbecher und andere können Geschosse ablenken oder frühzeitig 
und damit wirkungsbeeinträchtigend zur Zerlegung bringen. 

Hinter der eigentlichen Panzerung angeordnete weitere Panzerbleche 
sind in der Lage, Bruchstücke von durchgeschlagenen Geschossen oder 
Panzermaterial abzufangen oder in weniger gefährliche Richtungen 
abzulenken. 

Durch sinnvolle Anordnung der im Kampfraum vorhandenen Instru- 
mente und Gerätschaften kann ebenfalls ein zusätzlicher Schutz vor 
Geschoßsplittern und Bruchstücken erzielt werden. 

Moderne Entwicklungstendenzen gehen dahin, die Panzerung bei hoher 
Schutzwirkung möglichst leicht zu halten, um das Gesamtgewicht der 
gepanzerten Fahrzeuge zu reduzieren. Dazu laufen Untersuchungen 
über 

Schottenpanzerungen aus mehreren Panzerstahlblechen; 
Schichtpanzerungen, bestehend aus verschiedenen Werkstoffen, wobei 



370 



auch nicht metallische Werkstoffe in Betracht gezogen werden; 
Verwendung von dünnen, extrem harten Panzerblechen in Verbindung 
mit Materialien hoher Zähigkeit, die in der Lage sind, sich stark zu 
verformen. 

8.2.5.2. Schutz gegen AB C-Kampf Stoffe 

Für den Einsatz in einem durch ABC-Waf fen verseuchten Gebiet 
besitzen moderne Panzerfahrzeuge eine Schutzanlage, die die Außenluft 
über entsprechende Filter in den Mannschaftsraum drückt. Dadurch 
wird im Kampfraum ein Überdruck aufgebaut, der die verbrauchte Luft 
über undichten Stellen nach außen abströmen läßt. 

Die Panzerung selbst schützt die Mannschaft vor eventueller Strahlung 
oder Druckwellen. Durch zusätzlich aufgebrachte Schichten ausSpezial- 
materialien kann der Schutz gegen Hitze- und Neutronenstrahlung oder 
Kontamination verstärkt werden. 

Mitgeführte Dekontaminierungsmittel sind in der Lage, außen anhaften- 
de ABC-Kampfstoffe zu beseitigen. Die Mannschaft selbst wird zusätz- 
lich mit entsprechender Schutzkleidung und Atemmasken ausgestattet. 



8.3. Ladeeinrichtungen 

Ladeeinrichtungen werden angewendet zur 

Erhöhung der Feuergeschwindigkeit, 
Verlängerung des Dauerfeuers, 
Einsparung von Ladeschützen und 
Erleichterung des Ladens. 

Die Funktionen des Rohrverschlusses sind an dem Ladevorgang beteiligt 
und werden in die Auslegung der Ladeeinrichtungen einbezogen. 

Die Ladeeinrichtungen können vollautomatisch, automatisch und teil- 
automatisch arbeiten. 

Vollautomatisch ist eine Ladeeinrichtung, wenn ohne irgendwelche 
manuelle Tätigkeiten eine gewisse Anzahl von Schüssen abgegeben 
werden kann. 

Automatisch ist eine Ladeeinrichtung, wenn der gesamte Ladevorgang 
automatisch abläuft und so lange geschossen werden kann, wie 
Patronen von außen auf einer Ablage am Geschütz zugeführt werden. 

Teilautomatisch ist eine Ladeeinrichtung, wenn der gesamte Ladevor- 
gang teils automatisch, teils manuell abläuft, also ein Ladeschütze 
vorhanden sein muß. In diesem Falle spricht man auch von Ladehilfen. 



371 



8.3.1. Vollautomatische Ladeeinrichtungen 



Bild 829 zeigt die 15 cm Flak 55 mit einer vollautomatischen 
Ladeeinrichtung. Ein Teil des Ladevorganges entspricht dem für das 
linke Rohr der 12,8 cm Flak Zwilling 40 (Bild 830). 

Die Patronen (Länge 1784 mm, Gewicht 71,5kg) befinden sich in 
einem Magazin mit Paternosteraufzug und werden beim automatischen 
Schießen von einer Ladeschwinge aus einer Öffnung am oberen Teil des 
Magazins abgeholt. 

Die Schwinge dreht sich um den Schildzapfen und übergibt die Patrone 
einer an der Wiege angebrachten Ladeschale, deren Lage sich laufend 
entsprechend der Höhenrichtung beim Verfolgen des Flugzieles ändert. 

Während dieses Vorganges wird der Zeitzünder des Geschosses durch die 
Zünderstellmaschine laufend entsprechend der Änderung der Entfer- 
nung des Flugzieles eingestellt. 

Die Ladeschale bringt die Patrone in die Rohrachse, so daß sich ein 
Rollenansetzer auf das Geschoß aufsetzen und die Patrone ansetzen 
kann. Der Verschluß schließt sich automatisch und setzt den Zünd- 
bolzen auf die elektrische Zündschraube, so daß bei eingeschaltetem 
Dauerfeuer der Schuß fällt, das Geschützrohr zurück- und vorläuft, der 
Verschluß sich öffnet, die Hülse ausgeworfen wird und die Ladeschale 
für den nächsten Schuß eine neue Patrone zum Ansetzen heranbringt. 

Diese Einrichtung kann so lange vollautomatisch Dauerfeuer schießen, 
bis das Magazin leer ist, und außerdem automatisch so lange schießen, 
wie Patronen auf die Ablage am unteren Teil des Magazins nachgelegt 
werden. 

Die Bilder 895 und 1006 (letzteres im Abschnitt 10.5, Prüfstände für 
Waffenanlagen) zeigen die vollautomatische Ladeeinrichtung eines 
Kampfpanzers. 

Im Heck des Turmes befindet sich ein Magazin 2 mit 26 paternoster- 
artig umlaufenden Munitionsbehältern 3, in die 1 52-mm-Patronen fünf 
verschiedener Munitionsarten, darunter auch Flugkörper, in beliebiger 
Reihenfolge eingefüllt werden können. 

Zwischen dem Magazin und dem hinteren Ende des Kanonenrohres 1 
befindet sich der Ladeschacht 7 mit ausfahrbarem Laderohr. Nachdem 
Schuß, dem Rücklauf des Rohres und dem Einschwenken des Rohres in 
die Ladestellung stellt das Laderohr die Verbindung zwischen dem 
Magazin und dem geöffneten Verschluß her, so daß ein im Turmheck 
angeordneter Kettenansetzer 4 eine Patrone der befohlenen Munitions- 
art ansetzen kann. Über den gleichen Weg holt der Ansetzer auch eine 
zu entladende Patrone in einen Munitionsbehälter zurück. 



372 




373 



Die Ladeeinrichtung arbeitet nach fünf automatischen Programmen: 
Aufmunitionieren, Zählen, Laden, Entladen und Umfüllen. 

Die einzelnen Baugruppen der Ladeeinrichtung werden hydraulisch 
angetrieben. Die Steuerung erfolgt entsprechend dem eingeschalteten 
Programm elektronisch. Die nachfolgend aufgeführten Funktionen der 
Programme laufen zum Teil gleichzeitig ab. 

Programm „Aufmunitionieren" 

Durch eine Luke im Turmheck werden die Munitionsbehälter des 
Magazins mit Patronen und Flugkörpern in beliebiger Reihenfolge 
gefüllt. Die elektronische Steuerung sorgt dafür, daß immer ein leerer 
Behälter zur Verfügung steht, und zeigt an, wenn das Magazin voll ist. 

Programm „Zählen" 

Bei Einschaltung dieses Programms läuft das Magazin einmal um und 
gibt durch Leuchtziffern am Bediengerät an, wieviel Patronen von jeder 
der fünf Munitionsarten vorhanden sind. 

Eine Änderung des Munitionsstandes, z.-B. durch Verschießen, wird 
laufend angezeigt. 

Programm „Laden" 

Nach dem Auswählen der Munitionsart und dem Einschalten des 
Programms erfolgt automatisch: 




Bild 896. Vollautomatische Ladeeinrichtung eines Spähpanzers ( von 
oben durch eine Turmluke gesehen). 

374 



Schwenken des Kanonenrohres in die Ladestellung — Öffnen des 
Verschlusses — Prüfen, ob das Rohr frei ist — Suchen und Transportie- 
ren der gewünschten Patrone in Ansetzstellung — Ansetzen der Patrone 

— Schließen des Verschlusses — Schwenken des Rohres in Feuerstellung 

— (nach dem Schuß) Öffnen des Verschlusses — Ausziehen der 
FK-Hülse. 

Programm „Entladen" 

Bei diesem Programm erfolgt automatisch: 

Suchen und Transportieren eines leeren Munitionsbehälters in Ansetz- 
stellung — Schwenken des Rohres in Ladestellung — Öffnen des 
Verschlusses — Ausziehen und Ablegen der Patrone in einen Munitions- 
behälter. 

Programm „Umfüllen" 

Durch dieses Programm wird im Fahrzeug oder Turm gelagerte 
Munition über den Ladeschacht vom Kampfraum aus in das Magazin 
umgefüllt. 

Das Bild 896 zeigt die vollautomatische Ladeeinrichtung eines Späh- 
panzers durch eine Luke des Turmes gesehen. 

Auf dem Bild 897 ist die Ladeeinrichtung schematisch dargestellt. 




Bild 897. Vollautomatische Ladeeinrichtung eines Spähpanzers 
(linkes Bild in Schußrichtung, rechtes Bild von der Unken 
Seite bei abgenommenem Hülsen kästen gesehen). 



375 



Das Patron enmagaz in 1 und der Hülsenkasten 2 sind hinter der 
Bordkanone 3 an der Wiege angebracht, und zwar so tief , daß das Rohr 
beim Schuß darüber hinweg zurücklaufen kann. 

Die gesamte Ladeautomatik wird bei einem Ladevorgang durch eine 
Umdrehung der Kurbel 4 betätigt und gesteuert, und zwar rein 
mechanisch und formschlüssig wie folgt: 

Schwenken des Teleskophebels 5 unter die Spitze der oberen Patrone 6 
(in Bild 897 bereits erfolgt) — Anheben der Patronenspitze durch 
Teleskopteil des Hebels 5 — Wegschwenken der Hülsenrutsche 7 durch 
Gestänge 8 — Greifen des Patronenbodens und Einschwenken der 
Patrone in das Rohr durch Heben der Hebel 9 — Schließen des 
Verschlusses 10 — Zurückschwenken der Hebel 5 und 9 — (Schuß, 
Rück- und Vorlauf) — Senken der Hülsenrutsche 7 — öffnen des 
Verschlusses — Auswerfen der Hülse — Rutschen der Hülse durch die 
Klappen 11 in den Hülsenkasten 2 — Absaugen der Pulvergase aus den 
Hülsen. 

Eine weitere vollautomatische Ladeeinrichtung stellt das Bild 814 dar, 
das die dreiachsig stabilisierte KPz-Bordkanone mit kugelförmiger 
Turmwiege zeigt. 

Die Ladeeinrichtung ist, in Schußrichtung gesehen, in der rechten 
Hälfte des Turmes untergebracht. (Im linken Teil befinden sich 
Kommandant, Richtschütze und Fahrer.) 

Das Kanonenrohr 3 hängt mit Gleitklauen 5 an zwei an der Decke des 
Turmes angebrachten Schienen 2, an denen es auch beim Rücklauf nach 
hinten gleitet. An den gleichen Schienen bewegt sich der Schraubver- 
schluß 4 beim Öffnen und Schließen. 

Drei verschiedene Munitionsarten lagern in drei Munitionsbehälter - 
ketten 11. Eine Ladeschale 12 mit Parallelogrammgestänge holt je nach 
gewünschter Patronenart an einer der drei Umlenkstellen der Ketten, an 
denen sich die Behälter auf der ganzen Länge öffnen, eine Patrone ab 
und bringt sie in die Rohrachse, wo sie durch den Ansetzer 13 angesetzt 
wird. Für die Betätigung und Steuerung der Baugruppen gilt im Prinzip 
ähnliches wie bei der vollautomatischen Ladeeinrichtung des Kampf- 
panzers. 

8.3.2. Automatische Ladeeinrichtungen 

Der 12,8 cm Flak Zwilling 40, Bild 830, hat zwei automatische 
Ladeeinrichtungen, die spiegelbildlich gleich sind und der vollautoma- 
tischen Ladeeinrichtung auf Bild 829 bis auf das Patronenmagazin 
entsprechen. Statt in das Magazin werden die Patronen laufend zum 
automatischen Zünderstellen in die Stellschale gelegt. Von dort gelan- 
gen sie in die Ladeschale und dann verläuft der Ladevorgang wie bei der 
15 cm Flak 55 (Bild 829). 



376 



8.3.3. Teilautomatische Ladeeinrichtungen 



Die 8,8 cm Flak 41 (Bild 827 und 828) hat eine teilautomatische 
Ladeeinrichtung (Ladehilfe). An der linken Oberlafettenwand befinden 
sich zwei Ablageschalen, die laufend manuell mit Patronen gefüllt 
werden. 

Automatisch stellt eine Zünderstellmaschine laufend die Zünder der 
Geschosse ein. Schon im letzten Teil des Rohrvorlaufes bringt der 
Ladeschütze die Patrone mit dem vorderen Teil des Geschosses in einen 
seitlichen Schlitz in der Ansetzvorrichtung am Bodenstück. Hiernach 
erfolgt automatisch: Aufsetzen von Ansetzrollen auf das Geschoß — 
Zentrieren der Patrone — Antreiben der Ansetzrollen durch einen 
Kraftspeicher mit Getriebe, der durch den Rohrrücklauf des Rohres 
gespannt wird — Ansetzen der Patrone — Verschlußschließen — 
elektrisches Anzünden — Schuß — Verschlußöffnen — Hülsenauswerfen 
— Rückläufen und Vorlaufen des Rohres mit Spannen des Kraftspei- 
chers und der Federn für die Verschlußautomatik. Schußfolge: 
25 Schuß/min. 

Eine weitere teilautomatische Ladeeinrichtung für die Feldhaubitze Bild 
819 und 820 zeigen die Bilder 857 und 858. 

In Bild 857 ist das Geschützrohr auf einer Trogwiege beim Vorlauf 
dargestellt. Vor dem Schuß wurde für den nächsten Schuß ein Geschoß 
in die Ladeschale, die sich auf dem Boden der Trogwiege befindet, 
gelegt. 

Weiterer Ablauf des Ladevorganges (Bild 858): 

Weiterhin Vorlaufen des Rohres mit Öffnen des Bodenverschlusses (s. 
Abschn. 8.1.2.4) — Anheben der Ladeschale in Rohrmitte — Spannen 
der Ansetzfeder — Ansetzen des Geschosses durch diese Feder — 
Einführen der Beuteltreibladung mit Hilfe der Ladeschale — Schließen 
des Verschlusses mit gleichzeitigem Senken der Ladeschale — Einlegen 
eines Geschosses in die Ladeschale — Schuß mit Rückläufen und 
Vorlaufen des Rohres. 

Teilautomatische Ladeeinrichtung für einen Kampfpanzer 

Rheinmetall hat eine teilautomatische Ladeeinrichtung für einen 
Kampfpanzer entwickelt, die hinter der Bordkanone an der Decke und 
dem Flansch des Turmgehäuses befestigt ist und folgenden Ladevorgang 
hat: 

Einschieben einer Patrone in eine senkrecht stehende Ladeschale durch 
den Ladeschützen — Automatisches Hochgleiten des Schlittens, an dem 
die Ladeschale schwenkbar befestigt ist, entlang der an der Turmdecke 
und am Turmflansch befestigten Säulenschiene — Einschwenken der 
Ladeschale mit Patrone in die Höhen rieht läge des Geschützrohres — 
Laufendes automatisches Mitgehen von Ladeschale, Patrone und Lade- 



377 



schalenschlitten, entsprechend der sich laufend ändernden Höhenricht- 
lage des Rohres infolge von Höhenrichten und Stabilisierendes Rohres 
beim Fahren - Manuelles Ansetzen der Patrone — Zurückschwenken 
und Gleiten der Ladeschale und des Schlittens in die Ausgangsstellung 
- Keilschließen - Schuß. 

Die automatischen Bewegungen der Ladeeinrichtung werden hydrau- 
lisch angetrieben und gesteuert. 



Literatur 

(1J Szabö, I.: Höhere Technische Mechanik. Berlin, Göttingen, Heidel- 
berg 1960. 

[2] Siebel, E.: Die Festigkeit dickwandiger Hohlzylinder. Konstruktion 
3 (1951) H.5. 

[3] Heckel, K.: Einführung in die technische Anwendung der Bruch- 
mechanik. München 1970. 



378 



9. Geschützmechanik 



9. 1 . Begriff der Geschützmechanik 

Während die Ballistik das Verhalten der Treibladung und des Geschosses 
beim Schuß behandelt, beschäftigt sich die Geschützmechanik mit dem 
Verhalten aller Waffen- und Lafettenteile beim Schuß, und zwar sowohl 
in bezug auf Kräfte und Beanspruchungen als auch in bezug auf den 
zeitlichen Ablauf von Bewegungen. 



9.2. Verwendete Bezeichnungen 

Die Bezeichnungen wurden einerseits an die allgemeine Norm für 
Formelzeichen DIN 1304, Ausgabe November 1971, angepaßt, und 
anderseits wurden soweit als möglich Bezeichnungen berücksichtigt, die 
im einschlägigen Fachschrifttum fest eingebürgert sind. In manchen 
Fällen ließ sich im Interesse einer möglichst kurzen und übersichtlichen 
Schreibweise der in diesem Kapitel entwickelten Gleichungen nicht 
vermeiden, daß Buchstaben verwendet wurden, die in anderen 
Fachgebieten und auch in anderen Abschnitten dieses Buches eine 
abweichende Bedeutung haben. 

Innerhalb des Kapitels Geschützmechanik sind die Bezeichnungen 
eindeutig. 

In Übereinstimmung mit der nach Einführung des Internationalen Ein- 
heitensystems in der allgemeinen Technik üblichen Terminologie wird 
unterschieden zwischen Gewichtskräften in N und Gewichten oder 



Massen in kg. 




A 


|Nm| 


Arbeit 


D 


[ mm | 


Kaliber 


E 


|Nm| 


kinetische Energie, Wucht 


EG 


[Nrnj 


Geschoßwucht 


EL 


[Nm"| 


Wucht der Pulvergase 


er 


[Nrnj 


Rücklaufwucht 


Fo 


|N | 


Gaskraft 


Fl 


| N | 


Lafettenbelastung 


fa 


|N| 


Ausgleicherkraft 


fg 


| IN j 


Gaskraft am Geschoßboden 


fm 


[N| 


Mündu ngsbremsen kraft 


Fr 


| rsi j 


Gaskraft am Rohrboden 


F u 


|N| 


Leistenkraft 


Fv 


|N | 


Vorholerkraft 


F w 


[N| 


R ich tmasch inen kraft 


GR 


[N| 


Rück lau fgew ich tskraft 


Gw 


|n| 


Gewichtskraft der Rohrwiege 


H 


1 INJ | 


F lüssigkeitsbremsk raf t 



379 



1 


| Ns | 


Antrieb, Bewegungsgröße (Impuls) 


1 Br 


1 ''S | 


B re m sa n t r i eb 


ig 


1 M r I 

l INS | 


G eschoß impu Is 


1 L 


[Mcl 
| INS | 


Impuls der Pulvergase 


1 M 


1 N S 1 


Gaskraftantrieb an der Mündungsbremse 


1 R 


1 N s| 


Gaskraftantrieb, Impuls der Rücklauf masse 


Ja 


| kgm " J 


Massentragheitsmoment in bezug auf Achse A 


jg 


| kgm " j 


Massenträgheitsmoment des Geschosses um die 






Längsachse 


K 




gesamte Bremskraft 


|V1 d 


| N m | 


Drallmoment 


l\l 


1 M 1 

1 N ! 


Führungskraft 


Q 


| m m , m " | 


wirksame Kolbenfläche 




1 IM 1 


Reibungskraft 


s 


|N| 


Schild2apfenkraft 


T 


|K| 


Temperatur 


v Q 


3 ■ 


Anfangsvolumen des Vorholers 




(m ] 


Endvolumen des Vorholers 


w 


|N| 


Geschoßwiderstand im Rohr 


a 


1 m/s : | 


Beschleunigung 


cfl 


|J/kgK| 


spezifische Wärme der Bremsflüssigkeit 


d 


|m| 


Schwerpunktsabstand der R ück lauf masse 


g 


1 m /s : I 


Fallbeschleunigung 


i 


| mm | 


Träg hei tshalbmesser 


m 


1 - 1 


Kraftverhältnis des Vorholers 


m 


IM 


Masse 


mG 


|kg| 


Geschoßmasse (-gewicht) 


mL 


|kg| 


Masse (Gewicht) der Ladung (Pulvergase) 


m R 


l k 9| 


Rücklaufmasse (-gewicht) 


P 


| N/mm 2 , MPal 


Gasdruck, Flüssigkeitsdruck 


0 


| mrrr , m 2 | 


Seelenquerschnitt, Durchflußquerschnitt 


s 


[mj 


Weg 


sRa 


[m] 


Rücklaufweg bis Geschoßaustritt 


SRn 


(m | 


Rücklaufweg während der Nachwirkung 


T 


[ s 1 


Zeit 


*a 


( s 1 


Geschoßdu rch lauf zeit 


*B r 


[s | 


Bremsdauer 


t e 


( s 1 


gesamte Gaskraftdauer 


tn 


I« ] 


Nachwirkungsdauer 


vG 


|m/s| 


Geschoßgeschw indigkeit 


vR 


(m/s) 


Rücklaufgeschwindigkeit 


v o 


(m/s) 


Mündungsgeschwind ig keit 




(m/s) 


Strömungsgeschwindigkeit der Pulvergase 


a 


1° 1 


D rallwin kel 




1 " 1 


Nachwirkungsbeiwert 




!°J 


E rhöhu ng 




1-1 


Wirkungswert der Mündungsbremse 



380 



( — j Triebziffer der Mündungsbremse 

Ji | — J Reibungszahl 

1 /£ I ~~ I Strömungsbeiwert 

Pp, Ikg/m 3 ! Dichte der Bremsflüssigkeit 

P | m J gesamter Rück lauf weg 

( — ) Leistungsziffer der Mündungsbremse 

cj [rad/s] Drehgeschwindigkeit 

Fußzeiger (Indizes) 

o bzw. m ohne bzw. mit Mündungsbremse 

a bei Geschoßaustritt 

e am Ende der Gaskraftwirkung 
Sonstige Zeichen 

* (x überstrichen) Mittelwert von x 

B (x Spitze) Höchstwert von x 

A x (Delta x) Zuwachs von x 

x (x Punkt) dx/dt 



9.3. Einige wichtige Grundregeln der Mechanik 

Da die in der Geschützmechanik betrachteten Bewegungsvorgänge vor- 
wiegend in Richtung der Seelenachse verlaufen, kann die im allgemei- 
nen übliche vektorielle Schreibweise der Bewegungsgleichungen zweck- 
mäßigerweise durch die in diesem Fall einfachere Komponentenschreib- 
weise ersetzt werden. 

Die folgenden allgemeingültigen Gleichungen (1), (4) und (5) können 
auch als Komponentengleichungen für eine bestimmte Richtung, zum 
Beispiel die Richtung der Seelenachse, verstanden werden, wobei an- 
stelle von vektoriellen Größen jeweils nur die Beträge, zum Beispiel der 
Kräfte, Beschleunigungen usw., positiv oder negativ einzusetzen sind. 

Für die Bewegung einer Masse unter dem Einfluß äußerer Kräfte gelten 
folgende Regeln: 

Dynamische Grundgleichung für Längsbewegung (Translation) 



F 




c dv 

F - m — = ma, 
dt 



d.h. Kraft = Masse x Beschleunigung. 



Bild 901 . Zu Gleichung (1). 



381 



Dynamische Grundgleichung für Drehbewegung (Rotation) 




M A 



Ja dt ' 



(2) 



d.h. Moment um die Drehachse A 
- Massenträgheitsmoment um die 
Drehachse A x Drehbeschleunigung. 



Bild 902. 
Energiesatz 



Zu Gleichung (2). 



/Fdx = A (^-) 



A E, 



(3) 



d.h. Arbeit der äußeren Kräfte 

= Zunahme der kinetischen Energie. 



/ 



/ 



- 



Bild 903. Zu Gleichung (3). 
Impulssatz 

/Fdt = A(mv) = AI. 

d.h. Antrieb der äußeren Kräfte 
= Zunahme der Bewegungsgröße 
oder des Impulses. 



I 



fr 



(4) 



AI 



Bild 904. Zu Gleichung (4). 



Der Impulssatz gilt auch für ein Massensystem, wobei sich die Antriebe 
der inneren Kräfte zwischen den einzelnen Massen aufheben und nur 
die Antriebe der äußeren Kräfte F a übrigbleiben, d. h. 

£ J F a dt = SA (mv). (5) 



382 



9.4. 



Grundsätzliche Verfahren für den Abschuß eines 
Geschosses 



Die Aufgabe, einem Geschoß unter Ausnutzung der Verbrennungsener- 
gie eines Treibstoffes die zur Erreichung eines Zieles erforderliche 
Geschwindigkeit zu erteilen, kann auf verschiedene Art gelöst werden, 
wobei sich für die Belastung des Geschützes beim Schuß grundsätzlich 
verschiedene Bedingungen ergeben. 

In der schematischen Darstellung Bild 905 stellt Fig. a eine normale 
Rohrwaffe dar; daraus wird das rückstoßfreie Geschütz (Fig. b) dadurch 
entwickelt, daß der Ladungsraum nach rückwärts in einer Düse geöffnet 
wird; der Übergang zur Rakete (Fig. c) erfolgt dadurch, daß die 
Wandung des Ladungsraumes einschließlich Düse mit dem Geschoß 
verbunden wird. 



a Normale Rohrwaffe 



dl 



Grofle v 0 

Geringe Streuung 



Nachteile 
Schwere Lafette 



b Ruckstoflfreies Geschütz 
(Dusenkonone) G 



Rakete 



IE 



Lechte Lafetle 



Grone SchuHwette 
Lechtes Abschun- 
gestell 



G Geschofl bzw Sprengkopf — » Axiale Gaskrafte 
L Trebladung — Druckflochen der 

v G esc rwflgesch wind igkeit axialen Gaskrafte 

w Puivergasgeschwrdigkeit 

Bild 905. Verfahren für den Abschuß eines Geschosses. 



Gronerer Treibstarf- 
aufwand als bei a 
Rouch- und Staub 
oufwirbelung 

Geringe v 0 
GroOere Flugzeit 
und Streuung 
GroHerer Treib - 
sloMaufwand 
Rauch - u Feuerstrahl 
Staubaufwirbelung 



als 
bei 

0 und 
b 



Aus den schematisch eingezeichneten Druckkräften der Pulvergase ist 
zu erkennen, daß bei der normalen Rohrwaffe das Rohr außer durch 
den statisch ausgeglichenen radialen Gasdruck durch eine über den 
Rohrboden verteilte axiale Gaskraft belastet wird. 

Beim rückstoßfreien Geschütz kann durch entsprechende Gestaltung der 
Düse erreicht werden, daß sich die axialen Komponenten der Gaskräfte, 
die einerseits auf die ringförmige Bodenfläche des Ladungsraumes und 
anderseits auf die Trichterfläche der Düse wirken, vollständig aufheben. 



383 



Bei der Rakete, die als ein mit dem Geschoß verbundenes Düsenrohr 
angesehen werden kann, wirkt auf das Gesamtsystem in Vortriebsrich- 
tung sowohl der Gasdruck auf die Stirnfläche des Ladungsraumes als 
auch die Längskomponente des Gasdrucks im Düsentrichter. Zur 
Führung der Rakete beim Abschuß ist nur ein leichtes Abschußgestell 
erforderlich. 

Es ist auch möglich, den Vergleich zwischen den drei Waffenarten mit 
Impulsbetrachtungen durchzuführen. Impulsgrößen sind leichter rech- 
nerisch zu erfassen, so daß bei den Berechnungen der Abschnitte 9.6 
und 9.7 davon vorwiegend Gebrauch gemacht wird, während für eine 
grundlegende Betrachtung die Kräfte anschaulichersind. 

Die normale Rohrwaffe hat den Nachteil, daß der während des 
Abschusses nach rückwärts auf das Rohr wirkende Gaskraftimpuls die 
Lafette auch bei Zwischenschaltung einer Rücklaufeinrichtung hoch 
belastet. Sie wird trotzdem wegen ihrer sonstigen Vorteile für die 
Kampfpanzerbewaffnung, für die Panzerabwehr und als Artilleriewaffe 
überwiegend benutzt. Die folgenden Abschnitte behandeln ausschließ- 
lich die Kräfte und Bewegungsvorgänge bei der normalen Rohrwaffe. 



9.5. 



Belastung des Rohres beim Schuß 



Ausgangsbasis für alle am Geschütz beim Schuß auftretenden Kräfte 
und Bewegungsvorgänge sind die von der Treibladung und dem Geschoß 
auf das Rohr übertragenen Kräfte mit ihrem zeitlichen Verlauf. 

Während für die Bewegung des Geschosses nur der Verlauf des 
Gasdruckes - der abhängig von der Zeit als p = f (t) dargestellt werden 
kann (s. Bild 906) - bis zum Augenblick des Geschoßaustrittes aus der 
Mündung maßgebend ist, kommt es für die Bewegung eines 
verschieblich gelagerten Geschützrohres (s. Abschnitt 9.6) auch noch 
wesentlich auf die sogenannte Nachwirkung der Pulvergase während der 




Bild 906. 



durchlauf2eit Nachwirkung 
Gasdruckverlauf beim Schuß. 



384 



Zeit an, in der sich das Rohr entleert und der Gasdruck bis auf 
Atmosphärendruck absinkt. Obwohl sich die Kurve des Gasüberdruckes 
in Wirklichkeit zuletzt asymptotisch der Nullinie nähert (s. gestrichelte 
Linie in Bild 906), wird im folgenden zur Vereinfachung die Kurve des 
Gasdruckes bzw. der resultierenden Gaskraft jeweils so dargestellt, als 
ob vom Geschoßaustritt an der Gasdruck etwa linear mit der Zeit auf 
Null absinken würde, so daß nach einer verhältnismäßig kurzen Zeit das 
Ende der Nachwirkung erreicht ist. Da es für die Wirkung auf das frei 
verschiebliche Rohr letzten Endes nur auf den Gesamtimpuls /p dt 
während der Nachwirkungsdauer ankommt (siehe z.B. Seite 395), ist 
diese Vereinfachung bei den meisten Berechnungen der Geschütz- 
mechanik zulässig, wenn man nur dafür sorgt, daß der aus der 
vereinfachten Darstellung folgende Nachwirkungsimpuls mit dem 
wirklichen Nachwirkungsimpuls übereinstimmt. 

Zur Vereinfachung der Darstellung wird auch vernachlässigt, daß die 
Geschoßdurchlaufzeit erst dann beginnt, wenn die Gaskraft die Größe 
des Einpreßwiderstandes erreicht hat. 

Der allseitig auf das Rohr wirkende Gasdruck p (Bild 907) beansprucht 
die Rohrwandunq mit Spannungen, die hier nicht näher untersucht 
werden sollen 1 ). Hier sollen nur die resultierenden Kräfte auf das Rohr 
betrachtet werden, die für Bewegungsvorgänge des Rohres und für die 
Belastung der Lafette maßgebend sind. Dabei stehen offenbar alle 
radialen Druckkräfte im statischen Gleichgewicht. Das Gleiche gilt nach 
einer bekannten hydrostatischen Regel für die Horizontalkomponenten 
der Druckkräfte auf die durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnete 
Innenfläche des Ladungsraumes. 



Bild 907. Von Treibladung und Geschoß herrührende Kräfte am 
Rohr. 



S. 8.1.6, Berechnung der Geschützrohre. 




0 




p Gasdruck 

F h Gaskraft am Rohrboden 

FL Gaskraft am GeschoDboden 

F u Leistenkratt 

W G esc hodw/i der stand 

v GeschoHgeschwindigkeit 

u Umfangsgeschwindigkeit 



385 



9.5.1. 



Kräfte am glatten Rohr für flügelstabilisierte Ge- 
schosse 



Als nicht ausgeglichene Kräfte bleiben beim glatten, nicht gezogenen 
Rohr 

1. die Gaskraft auf eine Kreisfläche vom Kaliberdurchmesser D (also 
nicht auf die Querschnittsfläche des Ladungsraumes) , d.h. 

Gaskraft F R = pq = p ~- , (6) 
auch Gasrückstoßkraft genannt (vgl. 8.2.1 .1 ) ( 

2. der Geschoßwiderstand W, der durch das erste Einpressen des 
Führungsbandes und durch die Reibung beim Durchlauf durch das 
Rohr zustande kommt. 

Der Geschoßwiderstand W ist bei glatten Rohren kleiner als 1 % der 
Gaskraft Fr und kann daher bei der Berechnung der Rohrbewegung 
im allgemeinen vernachlässigt werden. 



9.5.2. Kräfte am gezogenen Rohr für drallstabilisierte 
Geschosse 

In gezogenen Rohren wird dem Geschoß durch die schraubenförmig in 
die Rohrwandung eingeschnittenen Züge die zur Stabilisierung 
erforderliche Drehgeschwindigkeit erteilt. 

Durch die Züge wird der Seelenquerschnitt etwas vergrößert. Ohne 
Kenntnis der genauen Abmessungen kann man bei Geschützen 
näherungsweise 

q = 0,805 D 2 

setzen (vgl. 1 1 .5.2). 

Herrührend von der Drehbeschleunigung des Geschosses wirken auf das 
Rohr zusätzliche Kräfte, die im folgenden berechnet werden. 

Wenn die Züge unter dem Drallwinkel et zur Längsrichtung des Rohres 
verlaufen, bewegt sich ein Punkt des Führungsbandes (Bild 907 unten) 
in der mit v r (resultierende Geschwindigkeit) bezeichneten Richtung, so 
daß für die Umfangsgeschwindigkeit des Geschosses 

u = v ■ tan a (?) 



gilt. Daraus folgt für die Beschleunigungen in Umfangsrichtung a y und 
in Schußrichtung a ( 

ay = ai • tan a (8) 



386 



und für die Drehbeschleunigung des Geschosses 

dcj - m a i • tan a . . . 

dt " D/2 ' 

Aus der dynamischen Grundgleichung für Drehbewegung (2) ergibt sich 
bei einem Massenträgheitsmoment des Geschosses Jg das am 
Führungsring aufzubringende Drehmoment (Drallmoment) 



M d = Jg • = Jg — ■ (10) 

Für die Beschleunigung des Geschosses mit der Masse mc durch die 
Gaskraft am Geschoßboden Fq gilt bei Vernachlässigung des 
Geschoßwiderstandes näherungsweise 

ITIQ 

Mit 

JG = m G i 2 02) 
(i = Trägheitshalbmesser des Geschosses) 

erhält man aus (10) 

Md = mGi! m G X -UJT (13 > 

Die gesamte am Führungsring aufzubringende Umfangskraft Fu ist 
somit 

Ein gleich großes, im umgekehrten Drehsinn wirkendes Drehmoment 
wirkt zurück auf das Rohr (Bild 907 oben). Bei Rechtsdrall des 
Geschosses wird also auf das Rohr ein Drehmoment im Gegenuhrzeiger- 
sinn (in Schußrichtung gesehen) übertragen. 

Für Sprenggranaten gilt näherungsweise 

(^") 2 * 0,53 (vgl. 11.5.1.1), (15) 

so daß mit einem auf das Rohr wirkenden Drallmoment 

M d = 0.53 • F G • D/2 • tan<* (16) 

zu rechnen ist. Dabei ist die Gaskraft Fq am Geschoßboden infolge der 
in den beschleunigten Pulvergasen wirkenden Massenkräfte etwas 
kleiner als die Gaskraft F R am Rohrboden. 

387 



mj2 



\ \ 



t>l/2 

I 



\ 



m R Rohrmasse 

m G Geschon masse 

m L Ladungsmasse 

F Q Gaskraft am Rohrboden 



F G Gaskraft am Geschoßboden 
F 0 Gaskraft in Ladungsmitte 
s R Rohrbeschleunigung 
s G Geschonbeschleunigung 
Bild 908. Gedankenmodell zur Ermittlung von Fq. 

Nimmt man näherungsweise an (s. Bild 908), daß die eine Hälfte der 
Ladungsmasse mit dem Geschoß die Beschleunigung 

d 2 sg 



und die andere Hälfte mit dem rücklaufenden Rohr die Beschleunigung 
sr erfährt, so ergeben sich aus der dynamischen Grundgleichung (1 ) für 
die diese Beschleunigungen erzwingenden Gaskräfte einerseits die 
Beziehungen 

(17) 
(18) 



F R - m R S R 

F 0 = (m R + m L /2) s R = F R 



m R + m, 12 



oder, da m L 4 m R , 

F 0 * Fr 

und anderseits 

F G = niQ s G 



und 



F Q - (m G + m L /2) s G ■ F G 



m G + m L /2 
m G 



Aus den Gleichungen (18a) und (20) folgt 
m G 

F G «■ ' C R ; 



(18a) 

(19) 
(20) 

(21) 



m G + m L /2 ' 

Mit der Umfangskraft F u ist eine Reibungskraft zwischen den Flanken 
der ineinandergreifenden Leisten des Führungsbandes und des Rohres 



388 



verbunden. Ferner hat die senkrecht auf die Leisten wirkende Leisten- 
kraft eine Komponente in Schußrichtung. 

Praktisch liegt der Drallwinkel etwa im Bereich 

a « 4° bis 8° 
und somit tan a « 0,070 bis 0,1 41 . 
Damit wird nach Gleichung (14) und (15) 

F u * (0,04 bis 0,08) F G . 

Da tan a und F u /Fg verhältnismäßig klein sind, kann man mit einer für 
die Berechnung der Rohrbewegung ausreichenden Genauigkeit — 
obwohl Leistenkraft und Umfangskraft nicht identisch sind — 
näherungsweise die Reibung gleich /iF u und die Komponente der 
Leistenkraft in Schußrichtung gleich tan a ■ Fu setzen. Die Reibungs- 
zahl ju für einen Kupferführungsring liegt etwa bei 0,1 5. 

Der gesamte Zugwiderstand in einem gezogenen Rohr beträgt also 
näherungs weise 

W * iß + tan a) F u (22) 

oder mit Gleichung (14) 

W * l<~) 7 (m + tan a ) tan a ■ F G . (22a) 



Beispiel: 1 05-mm-Haubitze 
Gegeben: 

D = 105 mm 
Konstanter Drallwinkel 

7o 

m G = 15,0 kg 
m L = 3,0 kg 

Maximaler Gasdruck am Rohrboden 

p = 2600 bar = 260 N/mm 2 

Berechnet: 

Seelenquerschnitt 

q = 0,805 ■ 105 2 = 8880 mm 2 



389 



Maximale Gaskraft am Rohrboden (Gasrückstoßkraft) 



Fr = 260 • 8880 = 2310 ■ 10* N = 2310 kN. 



Max. Gaskraft am Geschoßboden 



= 2100 kN 



Drallmoment 



Md 



0.53 -2100 52,5 • 0,123 = 7190 kNmm = 7,19 kl\lm 



Zugwiderstand 



W * 0.53 (0,15 +0,123) 0,123- 2100 ~ 37 kN 



9.6. 



Belastung der Lafette beim Schuß 



9.6.1 



Arten der Rohrlagerung 



Die Wirkung der am Rohr angreifenden Kräfte auf die Lafette hängt 
von der Art der Rohrlagerung ab. 

Bild 909 gibt einen Überblick über die charakteristischen Fälle, die mit 
den dargestellten Kraft-Weg- und Kraft-Zeit-Diagrammen in den folgen- 
den Abschnitten ausführlicher behandelt werden. In die Skizzen, die 
nur schematisch die Art der Kraftübertragung andeuten, ist jeweils die 
Gasrückstoßkraft F 0 und die von der Lafette her entgegenwirkende 
Kraft F, eingetragen. Die Kraft-Zeit-Diagramme zeigen einerseits den bei 
allen vier Beispielen gleich angenommenen zeitlichen Verlauf der Gaskraft 
F Q = f(t) und anderseits den Verlauf der Lafettenbelastung F, = f(t). 

Die DraMkräfte, die gegenüber der Gasruckstoßkraft von untergeordneter 
Bedeutung sind, werden in dieser Übersicht nicht berücksichtigt (s. 
hierzu 9.9.2). 

Da bei vollkommen starrer Lagerung des Rohres in einer starren Lafette 
(Bild 909, Fall 1 ) in jedem Augenblick die Gegenkraft F 1 ebensogroß ist 
wie die Gasrückstoßkraft F 0 , würde diese Art der Lagerung im allgemei- 
nen eine untragbar große Belastung der Lafette ergeben. Beispielsweise 
wäre bei einer 105-mm-Feldhaubitze der Maximalwert der Lafettenbe- 
lastung F, ■ F 0 = 2310 kN. 

Praktisch wird deshalb heute bei allen schweren und auch bei vielen 
leichten Waffen das Prinzip des langen Rohrrücklaufes (Bild 909, Fall 2 
und 3) angewendet, wobei das Rohr unter dem E influß der Gaskraft in 
einer Gleitführung zurückläuft. Die Gaskraft wirkt somit nach rückwärts 
nur als Beschleunigungskraft für die rücklaufenden Teile. Die 
aufgespeicherte Wucht wird durch eine hydraulisch erzeugte Bremskraft 
längs eines bestimmten Rücklaufweges aufgezehrt. Im wesentlichen tritt 



390 




Foll 5 Federun g von Anfan g an 



- es— I 

Vi . 



£ R Rücklaufwucht A a Arbeit der Gaskraft A Q , Bremsarbeit /„ Gaskraftimpuls l Br Bremsimpuls 



1 G ' 



- f 



fl//cr 909. der Rohrlagerung (schematisch). 



nun als Belastung der Lafette anstelle der Gasrückstoßkraft die Brems- 
kraft in Erscheinung (s. 9.6.3 und 9.6.4), die entsprechend der Rich- 
tung, in der sie auf die Lafette wirkt, auch Bremsrückstoßkraft genannt 
wird. Bei entsprechend langem Bremsweg kann die Lafettenbelastung 
auf diese Weise gegenüber einer starren Lagerung des Rohres wesentlich 
herabgesetzt werden. 

Als Sonderfall wird in Abschnitt 9.6.5 die Aufnahme der Rücklauf- 
wucht durch eine Feder (Bild 909, Fall 4 und Fall 5) behandelt. 

Als Grundlage für eine genauere Berechnung der Lafettenbelastung bei 
verschieblicher Rohrlagerung sind die Bewegungsverhältnisse bei freiem 
Rücklauf, also ohne jede Bremskraft, von Bedeutung. 



391 



9.6.2. 



Bewegungsverhältnisse bei freiem Rücklauf 



Wenn sich das frei verschieblich gelagerte Rohr beim Schuß unter dem 
Einfluß der Gaskraft Fr nach rückwärts in Bewegung setzt, kann man 
die dabei erreichte maximale Rucklaufgeschwindigkeit auch ohne Kennt- 
nis des genauen Gaskraftverlaufes sehr einfach aus einer Impulsbetrach- 
tung berechnen, wobei nur die Gewichte, d h Massen, von Rohr, Ge- 
schoß und Ladung sowie die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses 
bekannt sein müssen 







* — 


3 ! 



m~ GeschoHnnasse v 3 Geschoflgeschwindigkeit 

™l Ladungsmosse w Mittlere Geschwindigkeit der Pulvergase 

^ Rücktaufmasse w R Rücklaufgeschwindigkeit 

Bild 910. Massen und Geschwindigkeiten beim Schuß. 
Bild 910 zeigt schematisch das aus der Geschoßmasse m G , der Masse 
der Ladung bzw. der Pulvergase m|_ und der Masse des Rohres bzw der 
rucklaufenden Teile mR bestehende Massensystem in einem beliebigen 
Augenblick des Schußvorganges Da sämtliche Gaskräfte und Reibungs- 
kräfte innere Kräfte sind, die sich paarweise aufheben, und da die Ge- 
wichtskräfte gegenüber den sehr viel größeren Massenkräften auch bei 
nicht horizontalem Schuß außer Betracht bleiben können, ist der Im- 
puls der äußeren Kräfte gleich Null Nach dem Impulssatz für ein 
Massensystem (s 9 3, Gleichung (5)) gilt also für die Summe der Be- 
wegungsgrößen 

£ (mv) = oonst. 



bzw., da die Massen vor dem Schuß in Ruhe waren, 



£ (mv) = 0 {23) 

Bei entsprechender Vorzeichendefinition gilt: 

Summe der nach rechts gerichteten Bewegungsgrößen 
= Summe der nach links gerichteten Bewegungsgrößen. 

In jedem Augenblick ist also (mit den Bezeichnungen von Bild 910) 



m R • v R = m G • v G + m L w (24) 

oder mit den Bezeichnungen l R , l G und l L für die Impulse von Rohr, 
Geschoß und Ladung 

l R = l G + l L . (24a) 



392 



Die gesamte Bewegungsgröße der mit verschiedener Geschwindigkeit 
strömenden Pulvergasteilchen ergibt sich als Produkt der Ladung m|_ 
mit der mittleren Strömungsgeschwindigkeit w. 

Bei Geschoßaustritt (Index a) gilt: 

vg = vo, 
am Geschoßboden 

w = Vo, 
am Rohrboden 

w * 0 

(wenn die gegenüber vo kleine Rücklaufgeschwindigkeit vernachlässigt 
wird) 

und somit w * vo/2. 
Damit lautet Gleichung (24) 

m R v Ra = m G v o + m L v o > 2 - (25) 

Hieraus: 

Rücklaufgeschwindigkeit bei Geschoßaustritt 



m G + 0,5 m, 

v Ra = -^- ~ v 0 . (26) 



Am Ende der Nachwirkung der Pulvergase (Index e) gilt, da der Druck 
am Geschoßboden vor der Mündung rasch abfällt, unverändert 

vg =v 0 . 

Die mittlere Ausströmgeschwindigkeit w der Pulvergase aus der 
Rohrmündung, die für den Impuls der Pul vergase bei Gaskraftende 
m L • w maßgebend ist, kann nur durch sehr langwierige innenballistische 
Rechnungen, und zwar in Abhängigkeit von Art und Gewicht der 
Ladung, Seeleninhalt des Rohres, Mündungsgasdruck und vo ermittelt 
werden. Erfahrungsgemäß gi It näherungsweise 

w * 1200 bis 1400 m/s. (27) 

Eine gute Näherung gibt auch die Formel 

w =\/v 0 2 + c 2 , (28) 

wobei die mittlere Schallgeschwindigkeit der Pulvergase an der 
Rohrmündung näherungsweise c * 1000 m/s gesetzt werden kann. 



393 



Nach Einführung eines Nachwirkungsbeiwertes ß, der durch die 
Beziehung 

"w = ßsj ö (29) 



definiert ist, lautet die Impulsgleichung (24) 
m R v Re = m G v 0 +m L /3v 0 . 

Hieraus: 

Rücklaufgeschwindigkeit am Ende der Nachwirkung 



™R 



(30) 



(31) 



Näherungsweise kann nach Gleichung (27) als Nachwirkungsbeiwert 

J200 1400 (32) 

eingesetzt werden, wobei die untere Grenze für niedrige v Q (unter 
800 m/s), die obere Grenze für hohe v 0 (über 1200 m/s) gilt (Bild 911). 









\ 






























\ 
































\ 









































































































































































i 



100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 K00 1500 

Mündungsgeschwindigkeit v 0 — *~ m/s 

Bild 911. Näherungsweise Ermittlung des Nachwirkungsbeiwertes. 

Der bis zum Ende der Gasdruckdauer zurückgelegte Rücklaufweg s Re 
setzt sich zusammen aus dem Rücklaufweg bis Geschoßaustritt SRa und 
dem Rücklaufweg während der Nachwirkungsdauer SR n , d.h. 



s Re - s Ra + s Rn- 



(33) 



394 



Rücklaufweg bis Geschoßaustritt sp a 

Nach dem Impulssatz (s. 9.3) bleibt beim Fehlen äußerer Kräfte der 
gemeinsame Schwerpunkt von Geschoß und Rohr in Ruhe, wobei wie 
in Bild 908 je die halbe Ladungsmasse dem Geschoß und dem Rohr 
zuzuschlagen ist (Bild 91 2). 

r^tt m G Geschoflmasse 

— -^ a ~ m L Ladungsmasse 

> . m„ Rücklaufmasse 

^ Gaskraft 

Geschoflweg bei GeschaDaustritt 
s Ro Rücklaufweg bei GeschoDaustritt 
S 0 Geschonweg relativ zum Rohr 



i i m m i 



(34) 



Bild 912. Geschoßweg sq und Rücklaufweg sr. 
Somit gilt 

sq m R + m L /2 
S R m G + m L^ 

Aus Bild 912 ist für den Geschoßweg s G relativ zum Rohr bei 
Geschoßaustritt abzulesen 

*o - s Ra+ s Ga ^ s Ra (1 - \& ) (35) 

Durch Einsetzen von Gleichung (34) erhält man 

(m G + m L /2) + (m R + m L /2) 
S ° ' SRa m G 4- m L /2 

oder 

m G + m. 12 

SRa rr, + m + m S °' f36) 

m R + m G + m L 
Rücklaufweg sR n während der Nachwirkungsdauer 

Die Nachwirkungsdauer t n kann aus dem Nachwirkungsimpuls l n 
berechnet werden, wenn man nach Vallier näherungsweise annimmt, 
daß die Gaskraft F während der Nachwirkungsdauer linear mit der Zeit 
abnimmt. Nach Bild 91 4 gilt dann mit der Mündungsgaskraf t F a 

l n - F a - t n /2. (37) 

Aus 

l n = m R (v Re - v Ra ) (38) 
folgt mit Gleichung (26) und (31) 

l n = (ß-0,5)m L v 0 (39) 

395 



und, nach Einsetzen in Gleichung (37), 
_(ß - 0,5) m L v 0 



(40) 



Obwohl der Geschwindigkeitsverlauf während der Nachwirkungsdauer 
nicht linear ist, kann man mit guter Näherung 



s Rn 



'Re 



tn 



(41) 



setzen. 

Einen genaueren Wert für den Rücklaufweg erhält man mit der Annah 
me von Vallier über den Gaskraftverlauf, indem man die aus der Gas 
kraft berechnete Beschleunigung zweimal integriert. Damit wird 

, + *Re + *Re- 'Ra )t 
2 6 ,tn " 



s Rn " ( 



"Ra 



(42) 



Beispiel: 1 05-mm-Haubitze (wie Seite 389) 

Gegeben: v Q = 630 m/s 

m G = 1 5,0 kg 

m L = 3,0 kg 

m R = 750 kg 



= 2,600 m 



Mu nd u n g sg a sd r u ck 
Pa 



730 bar = 73 N/mm 2 



Berech net: 

Nach wir kungsbei wert 

( J200 = g 
P 630 '' y 

Rücklaufgeschwindigkeit bei Geschoßaustritt 
15 +0,5 : 3,0 



v Ra- 



750 



630 = 13,9 m/s 



Rucklaufgeschwindigkeit bei Gaskraftende 

1 5 + 1,9 ■ 3,0 crtn . n . , 
VR e 7^0 630 = 17 ' 4 m/s 

Mündungsgaskraft 

F a = 73 • 8880 - 648000 N - 648 kN 



396 



Geschoßdurchlauf zeit 

tfl M 2So . * 8#3 • 10-3 S 

a v o 630 

oder genauer aus innenballistischen Berechnungen 

t a = 9,3- 10°s 

Nachwirkungsdauer 

(1,9 - 0.5)3,0-630 n _ w3 

t n = — f : = 8,2 • 10 3 s 

64ÖOO0/2 

Gasdruckdauer 

te = t a + t n = (9,3 + 8,2) • 10" 3 = 17,5 ■ 10" 3 s 

Rücklaufweg bis Geschoßaustritt 

SRa V/ 5 „ 2,6 = 0,056 m 

Ka 750 + 15 + 3 

Rücklaufweg während Nachwirkung 

SRn .( llLLlLf + UA^M) . 8 , 2 . 10 o = 0.133 n 
2 6 

Gesamter Rücklaufweg bis Ende Nachwirkung bei freiem Rücklauf 
s Re = 0,056 + 0,133 = 0,189 m 



9.6.3. Erforderliche Bremskraft bei anfänglich freiem 
Rücklauf (Bild 909, Fall 2) 

Es sei zunächst angenommen, daß das Rohr bis Gaskraftende frei 
zurückläuft und erst dann aus der bis dahin erreichten Rücklaufge- 
schwindigkeit durch eine Rücklaufbremseinrichtung bis zum Stillstand 
abgebremst wird. Praktisch hätte dieses Verfahren, das erfordert, daß 
bei erheblicher Rücklaufgeschwindigkeit plötzlich eine Bremskraft 
einsetzt, allerdings erhebliche Nachteile. Es wird deshalb im Geschütz- 
bau nicht angewendet. Da jedoch die Berechnung von Fall 2 die 
Grundlage für die Berechnung des praktisch wichtigen Falles 3 (s. 
9.6.4) darstellt, soll damit begonnen werden. 

Die Größe der erforderlichen Bremskraft kann entweder abhängig von 
der Zeit aus einer Impulsgleichung (s. 9.6.4) oder abhängig vom 
Rücklaufweg aus einer Energiegleichung berechnet werden. Letztere 
Methode ist praktisch vorrangig, da hydraulische Rohrbremsen im 



397 



allgemeinen wegabhängig gesteuert werden und da der größte 
Rücklaufweg eine wichtige konstruktive Größe ist. 



Aus der größten Rücklaufgeschwindigkeit vp e nach Gleichung (31) 
erhält man die bei Gaskraftende erreichte Rücklaufwucht bei freiem 
Rücklauf 



m R 
2 



(m G + 0m L )vJ m G +0m L 



'Re 



(43) 



Die Rücklaufwucht ist also in etwa gleich der mit dem Verhältnis 
m G /m R multiplizierten Mündungswucht m G v*/2, wobei genauer an 
Stelle des Geschoßgewichtes m G der Wert m G + 0m L einzusetzen ist. 
Durch Vergrößerung des Gewichtes m R der rücklaufenden Teile kann 
die Rücklaufwucht verringert werden. 1 ) Umgekehrt hat eine Erleichte- 
rung des Rohres durch Verwendung höherwertiger Werkstoffe zur 
Folge, daß die Rücklaufwucht und damit die Belastung der Lafette 
ansteigt. Es hängt von der Bauart und den Leistungen des Geschützes 
ab, welches Rohrgewicht die optimalen Verhältnisse ergibt. 

Die Bremsarbeit A Br , die in den Kraft-Weg-Diagrammen von Bild 913 
durch die schraffierte Fläche dargestellt wird, ist gleich der Rücklauf- 
wucht E Ro . Bei gegebenem Bremsweg s Br ist die Belastung der Lafette 
F, am geringsten bei konstanter Bremskraft. Zum Vergleich sind Dia- 
gramme für die Aufnahme der Rücklaufwucht durch eine Feder (s. auch 
Bild 909, Fall 4) beigefügt. 



L 

IC 

\ 



















i ■ m 

i i i i 







T 



^.2 



ü 



RucklQufwta So Sc 

Konstante Bremsung Feder mit Vorlast 

(Hydraulische Bremse) 



Feder ohne Vorlast 



s Re Rücklaufweg bis Gaskraftende 

s Br Bremsweg 

9 gesamter Rücklaufweg 



F y maximale Bremskraft 
F] mittlere Bremskraft 
A Q , Bremsarbeit 
F Ro Rücklaufwucht 

Bild 913. Ungleich förmigkeitsgrad F x /F x bei hydraulischer Brem- 
sung und bei Federung. 



') Dieses Verfahren wurde z.B. bei Marinegeschützen angewandt; vgl. 
Kap. 8, Geschütze, Bild 887. 



398 



Die maximale Lafettenbelastung F, hängt vom Ungleichförmigkeitsgrad 
F,/F, des Arbeitsdiagrammes ab, der am ungünstigsten bei einer Feder 
ohne Vorlast ist. 

Ein hydraulisches Bremsdiagramm läßt sich, wie in Bild 913 durch die 
gestrichelte Linie angedeutet ist, nahe an den Rechteckverlauf 
annähern. 

Mit der üblichen Bezeichnung K für die Bremskraft gilt praktisch für 
hydraulische Rücklaufeinrichtungen 



Aus 



K/K = 1,1 bis 1,2. 
E Ro = K s Br 

folgt: 

Mittlere Bremskraft 



(44) 



SBr 



. - ERo 

TT 



(45) 
(46) 

(47) 



Bremsweg 

Der gesamte Rücklauf weg ist somit 

P " s Re + s ßr. 
Beispiel: 

Für die bereits auf den Seiten 389 und 396 behandelte 105-mm-Hau- 
bitze erhält man die Rücklaufwucht 

m R 750 
E Ro = y 'VRe = ~2 ' 17,4 1 14000 Nm = 1 14 kNm 

und für einen gegebenen Bremsweg s Br = 1 ,0 m die mittlere Bremskraft 



K= T,ö : 



114 kN. 



Der gesamte Rücklaufweg ist 

p - 0,189 + 1,0= 1,189 m. 

Eine für das vorliegende Beispiel durchgeführte Energiebilanz soll 
zeigen, welche Bedeutung bei Geschützen üblicher Bauart den einzelnen 
Energieanteilen zukommt: 



Mündungswucht 



E Go = v 2 n = !S • 630 2 * 2980000 Nm = 2 



980 kNm. 



399 



Die Rücklaufwucht E Ro beträgt also nur 3,8% der Mündungswucht. 

Wucht der Pulvergase bei Gaskraftende 
m. q 

E Le ~— w 2 = | ■ 1 200 2 ~ 2 160 000 Nm = 2 160 kNm. 

Das Beispiel ergibt somit folgende Energiebilanz: 

Gesamte mechanische Energie, d.h. Gesamtwucht von Geschoß, 
Ladung und Rohr 

Eqo + E Le + E Ro * 5250 kNm. 

Davon entfallen auf das Geschoß (E Go ) 57 %, 
auf die Pulvergase <E Le ) 41%, 

auf den Rohrrücklauf <E Ro ) 2%. 

Die Rotationsenergie des Geschosses ist demgegenüber vernachlässigbar 
klein (<0.6 %). 

Die gesamte mechanische Energie ist nur ein Teil (40 bis 50%) der 
chemischen Energie des Pulvers, da ein erheblicher Energieanteil als 
Wärme von den Pulvergasen abgeführt oder auf Rohr und Patronenhülse 
übertragen wird. 



9.6.4. Einfluß einer Anfangsbremsung auf den Rohrrück- 
lauf (Bild 909, Fall 3) 

Während bei den Berechnungen des vorigen Abschnittes vorausgesetzt 
wurde, daß die Bremskraft erst nach Gaskraftende einsetzt, soll nun der 
Einfluß eines früheren Bremsbeginns untersucht werden. Dabei wird ei- 
ne bereits ab Gaskraftbeginn wirkende Bremsung als Anfangsbremsung 
bezeichnet. 

Da jeweils bis zum Ende des Rohrrücklaufs der positive Beschleuni- 
gungsantrieb l Re der Gaskraft durch den negativen Bremsantrieb l Br (s. 
Bild 914) aufgezehrt sein muß, gilt unabhängig vom Zeitpunkt des 
Einsetzens der als konstant angenommenen Bremskraft K 

lRe = >Br = K-t Br . (48) 
Die Bremsdauer 

t*f - — (49) 

ist somit unabhängig vom Bremsbeginn. Unterschiedlich ist jedoch, wie 
aus Bild 914 zu entnehmen ist, die maximale Rücklaufgeschwindigkeit 
v R , die sich im Fall a aus dem gesamten Gaskraftantrieb l Re als 



400 




- Br«msdau»r t Ql - 



q] Bremsung nach Gask raffende 



Zeitpunkt von V R i 



4, 



Bremskraft K 



in 



i" um "in um 



Ende Rohrrücklauf-' 



b) Bremsung vom Zeitpunkt t 0 an 
/♦.= /.-> 

t a Geschoßdurchlaufzeit 
tpunkt von v n $ f n Nachwirkungsdauer 

iHiiiflnifiinrrrn 



Bild 914. Zeitlicher Verlauf der Kräfte am Rohr. 



»Re 
mR 



ergibt, im Fall b aber nur durch die oberhalb des negativen Bremsan- 
triebes liegende positive Diagrammfläche bestimmt ist, und somit 
durch einen früheren Bremsbeginn vermindert wird. 



Der unterschiedliche Geschwindigkeitsverlauf in den Fällen a und b 
hat zur Folge, daß trotz gleicher Bremsdauer die Rücklaufwege ver- 
schieden groß sind. Der Einfluß des Zeitpunktes des Bremsbeginns auf 
die Größe des gesamten Rücklaufweges kann verhältnismäßig einfach 
durch Überlagerung von zwei Bewegungsvorgängen berechnet werden. 

Wenn, wie in Bild 914a schematisch dargestellt ist, das frei bewegliche 
Rohr allein durch die Gaskraft F R = f (t) belastet wird, wird dadurch ein 
erster Bewegungsvorgang mit der Beschleunigung ap der Geschwindig- 
keit vp und dem Weg s F eingeleitet (siehe Gleichungen (50)). 

Bei Belastung allein durch die Bremskraft K entstehen nach den Glei- 
chungen (51) die Beschleunigung a K , die Geschwindigkeit v K und der 
Weg s K . 

Bei Überlagerung beider Belastungen gewinnt man durch Addition der 
Gleichungen (50) und (51) die in den Gleichungen (52) zusammenge- 
stellten Beziehungen für die resultierende Beschleunigung a R , für die 
resultierende Geschwindigkeit v R und für den gesamten Rücklaufweg p. 



401 



1 Belastung nur 
o\jrch Gaskratt 



—3 l 



-5. Jt 



2 Belastung nur 
durch Bremskraft 



nK=f(t) a v 



Gesamtbelastung 1*2 



rj 




r 




91 4a. Berechnung des Rücklaufweges durch Überlagerung. 





Beschleunigung 


Geschwindigkeit 


Gesamtweg 


1 

2 


a F = — = f(t) 
m R 

K 

a K = = f(t) 

m R 


t 

v F = / a F dt = fit) 
t 

v K = £a K dt = fit) 


taes 

s F = 1 v F dt (50) 
ö 

*ses 

s K = J v K dt (51 ) 
a 


1 + 2 


Fr-K 

m R 
= a F +a K 


t 

v R =^a R dt 
= Vp + v K 


tges 

p = f v R dt (52) 
= Sp +s K 



Man erhält also den gesamten Rücklaufweg p, indem man den Einzelweg 
s F bis zum Ende der Bremszeit so berechnet, als ob nur die Gaskraft Fr 
wirken würde, und den Einzelweg sk so, als ob bis zum selben Zeitpunkt 
nur die Bremskraft K vorhanden wäre. 

sp setzt sich aus dem Weg SFe bis zum Ende der Gasdruckdauer und 
einem Weg bis zum Ende der Bremszeit, der mit der Geschwindigkeit 
VR e nach Gleichung (31) zurückgelegt wird, zusammen. Dabei gilt 

s Fe " SR e * s Ra + s Rn 

nach Gleichung (33). 



402 



/Ü 


Iii-: A .tyP/y/: 


• 


Z*t f ^ 

m^rrucklaufzert t gn 














II L 

l-IJ. t 



IE 



Bild 91 4b. Ermittlung der Wege sp und s/e aus Geschwindig- 
k eitsdia gramm en . 

In den Geschwindigkeitsdiagrammen von Bild 914b erscheinen die Teil- 
wege sp und S|< als Diagrammflächen., wobei nur der Teilweg 

S F = s Re + ^Re^ges-^) 

= s Re + v Re • t Br - v Re (t e - t 0 ) 

vom Zeitpunkt des Bremsbeginns t 0 abhängt, während der Teilweg 
bei gegebener Bremskraft K unabhängig vom Bremsbeginn ist. 

Für den gesamten Rücklaufweg 

p = s F + s K = s Re + v Re • t Br + s K - v Re (t e - t 0 ) 

gilt im Sonderfall der Bremsung nach Gaskraftende mit t 0 = t e 

Po = s Re + v Re x Br + SK- 
Für beliebigen Bremsbeginn ergibt sich damit 

P= Po- v Re (t e " t 0 ) =P 0 - V 
Die Verkürzung des Rücklaufweges 

Ap = v Re (t e -t 0 ) 
beträgt bei Bremsung ab Gaskraftbeginn mit t 0 = 0 
A nA = v Ro • t e 



*pA = v Re ' l e- 
bei Bremsung ab Geschoßaustritt mit t 0 = t a 
Ap B = v Re<te- t a) = v R e t n . 



(53) 

(54) 

(55) 

(56) 

(57) 
403 



Statt einer Verkürzung des Rucklauf weges bei unveränderter Bremskraft 
kann der Einfluß der Anfangsbremsung dafür ausgenutzt werden, bei 
unverändertem Rücklaufweg die Bremskraft herabzusetzen. Mit Rück- 
sicht auf ein möglichst geringes Gewicht oder eine raumsparende 
Ausführung der Lafette verzichtet man daher nicht gerne auf eine 
Anfangsbremsung, obwohl anderseits ein anfänglich freier Rücklauf 
folgende Vorteile bringt: 

Verringerung der Lafettenschwingung bis Geschoßaustritt, 
Verringerung des dadurch verursachten Abgangsfehlerwinkels, 

Verbesserung der Stabilität bei Feldlafetten, weil das Moment der 
Bremskraft K erst nach Wegfallen des Kräftepaares Fr . d einsetzt (s. 
Abschnitt 9.9). 

Der gesamte Rücklaufweg p 0 bei Bremsung nach Gaskraftende wird vor- 
teilhaft nicht nach Gleichung (53) berechnet, sondern wie in Abschnitt 
9.6.3 mit Benutzung der Gleichungen (46) und (47) aus 

Po-s Re+ -^. (58) 

Beispiel: 1 05-mm-Haubitze (wie Seite 399) 

Bremskraft K = 114 kN 

Rücklaufweg mit Bremsung ab Gaskraftende 
P 0 = 1,189 m 

Verkürzung des Rücklaufweges durch Bremsung ab Gaskraftbeginn 

Ap A = 1 7,4 • 17.5 -1 0" = 0,305 m 
Verkürzung des Rücklaufweges durch Bremsung ab Geschoßaustritt 

Ap B = 17,4 • 8,2 ■ 10 _1 = 0,143 m 
Rücklaufweg mit Anfangsbremsung 

PA = 1 ,189 - 0,305 = 0,884 m 
Rücklaufweg mit Bremsung ab Geschoßaustritt 

PB - 1,189 - 0,143 = 1,046 m 

Das Beispiel zeigt den beträchtlichen Einfluß einer Anfangsbremsung. 

Bei ausgeführten Rohrbremsen steigt die hydraulische Bremskraft nicht 
sprunghaft, sondern während einer Übergangszeit, die sich über einen 
Teil der Gasdruckdauer erstreckt, allmählich auf ihren vollen Wert an 
(Bild 915). Der gesamte Rücklaufweg liegt dann zwischen den Werten 



404 



Gas kraft F. 



r 
\ 

_j 

irr 



Gaskraftende 
Geschoflaustritt 



RucklQufwtg s B 



K maximal« Bremskraft 
R mittler« Bremskraft 

Bild 91 5. Bremskraftdiagramm. 



9 gesamter Rücklaufweg 
,4g, Bremsarbeit 



mit voller 'Anfangsbremsung und o/we Anfangsbremsung, d.h. in 
obigem Beispiel zwischen 0,884 und 1,189 m. 



Für Projektrechnungen genügt die Näherungsformel 



K ' 



(59) 



die für obiges Beispiel 

m 1 14 kNm 
114 kN 



= 1 ,000 m liefert. 



Zu beachten ist, daß nach Gleichung (59) die Bremsarbeit A Br = K ■ p 
gleich der Rücklaufwucht E Ro bei freiem Rücklauf gesetzt wird. Nun 
ist zwar in jedem Fall die Bremsarbeit gleich der Arbeit der Gaskraft 
Ar =/F R ds R , 

diese Arbeit ist jedoch im Gegensatz zum Gaskraftimpuls lR e (s. 
Gleichung (48)) nicht unabhängig vom Bewegungsablauf, sondern wird 
durch die mit einer Anfangsbremsung verbundene Verkleinerung der 
Weges R herabgesetzt. Nur bei anfänglich freiem Rücklauf gilt A R = E Ro . 
Mit E Ro wird also in Gleichung (59) ein etwas zu großer Betrag einge- 
setzt, so daß man mit p auf der sicheren Seite liegt. 



405 



Entsprechend liefert die Näherungsformel für die mittlere Bremskraft 



P 



(60) 



einen Wert, der noch einen kleinen Sicherheitszuschlag einschließt. 

Die maximale Bremskraft K ist entsprechend dem Ungleichförmigkeits- 
grad der Bremsung größer als der Mittelwert K. Man rechnet, wie bei 
9.6.3, Gleichung (44), angegeben ist, mit 



K/K « 1,1 bis 1,2. 



9.6.5. Lafetten bei astung bei federnder Rohrlagerung 

(Bild 909, Fälle 4 und 5) 

Es wird in manchen Fällen versucht, die kurzzeitige hohe Belastung 
eines Waffenrohres oder sonstiger Waffenteile durch zwischengeschal- 
tete Federn von der Lafette fernzuhalten oder wenigstens in der 
Wirkung auf die Lafette abzumindern. Dieses Verfahren kann jedoch 
nur unter bestimmten Bedingungen zum Erfolg führen. Im folgenden 
werden die Grenzen für die Anwendung einer Federung von 
Waffenrohren aufgezeigt. 

Unter der Voraussetzung, daß die rücklaufenden Massen nach 
anfänglich freiem Rücklauf erst nach Gaskraftende auf die Feder stoßen 
(Fall 4 in Bild 909), muß die gesamte freie Rücklaufwucht E Ro nach 
Gleichung (43) in potentielle Federenergie umgewandelt werden. Wie 
bereits an Hand von Bild 913 für eine Feder mit linearer Kennlinie 
gezeigt wurde, ist dabei die Lafettenbelastung bei gleichem Rücklauf- 
weg erheblich ungünstiger als bei hydraulischer Bremsung mit 
konstanter Bremskraft. 

Ebenso wie bei der hydraulischen Bremsung ist es wesentlich 
vorteilhafter, wenn die Federkraft bereits von Beginn der Gaskraft an 
wirksam ist (Fall 5 in Bild 909), so daß nur dieser Fall praktisch in 
Frage kommt. 

Da die vollständige Ableitung der Berechnungsformeln zu langwierig ist, 
werden im folgenden die Zusammenhänge nur grundsätzlich angedeu- 
tet, wobei der Einfluß der bei hoher Belastungsgeschwindigkeit in 
Federn auftretenden Stoßwellen vernachlässigt wird. 



Im einfachen Fall eines Rechteckimpulses auf eine gefederte Masse 
(Bild 916, Fall A) lassen sich die Verhältnisse ohne Rechnung 
übersehen. Solange die plötzlich einsetzende Kraft Fo wirkt, führt die 
Masse unter dem Einfluß der Feder mit der Federsteife c eine 
Schwingung um die neue Gleichgewichtslage mit der Wegkoordinate 

s 0 = — aus. Die Kraft am Widerlager ist F, = c • s. 



406 



Wie das Kraft-Zeit-Diagramm zeigt, wird während der Wirkdauer te der 
Höchstwert 

h -2F 0 

erreicht, wenn die halbe Eigenschwingungsdauer des Systems 
T = 2i\\J ™ kleiner ist als die Wirkdauer von F Q , d.h. wenn 

\ < 'e • 

entsprechend einer harten Feder mit großer Federsteife c. 

Fall A. Belastung einer gefederten Masse durch einen Rechteckimpuls 



— — u- 

- -7/2 - 



6 



F, bei harter Feder 
weicher Feder 



Fall B Belastung durch Gaskraftimpuls 




F, Lafettenbelastung 
Rücklaufmosse 



c Federsteift 
s«, Rucklautweg 
/, Gaskraftdauer 



Bild 91 6. Lafettenbelastung bei federnder Rohrlagerung. 

Im Fall -y- > te (weiche Feder) hört der Impuls vor Erreichen des 
Höchstwertes F, auf und es gilt 
F, < 2 F Q . 

Nur bei entsprechend weicher Federung kann F, unter die Größe der 
Belastung Fo gesenkt werden. 

Grundsätzlich ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei Belastung einer 
Rücklaufmasse durch einen Gaskraftimpuls (Bild 916, Fall B), der im 
wesentlichen gekennzeichnet ist durch die maximale Gaskraft Fq und 



407 



dauer te. 

hängt das Verhältnis EjFo davon ab, wie sich die Eigenschwingungs- 
dauer der gefederten Masse zur Belastungsdauer te verhält. Wenn man 
den Gaskraftverlauf näherungsweise durch eine einfache mathematische 
Funktion, z.B. durch eine Sinusfunktion, darstellt, läßt sich nach 
Lösung der Differentialgleichung des Schwingungsvorganges die 
Höchstbelastung F, für beliebige Werte der Rücklaufmasse m R und der 
Federsteife c berechnen. 




- — (b— J#— 



t 0 maximale Gaskraft 

maximaler Rucklaufweg 
*v »5*00 Vergleichsstrecke 
£T Rucki auf wucht bei 




Q) Starre Lagerung 
2*3 Konstante Bremsung: 
nach Gaskraftende 
von Anfang an 
4«5Federung (ohne Vorlast): 



Rücklaufweg/ Vergleichsstrecke Sp/Sy 

Bild 917. Lafet tenbelas tung abhängig v om Federweg bz w. 
Bremsweg. 

Für die praktische Ausführbarkeit einer Federung ist vor ajlem der 
maximale Federweg sr maßgebend. Deshalb ist in Bild 917 fJFo nicht, 
wie sonst üblich, abhängig von der Eigenfrequenz des schwingenden 
Systems, sondern abhängig vom maximalen Federweg sr in relativem 
Maßstab, d.h. abhängig von sr/sv angetragen, wobei Sv eine 
Vergleichsstrecke ist. 



408 



Die für den Fall 5 (von Anfang an wirkende Federkraft) berechnete 
Kurve 5 ist für beliebige Gaskraftimpulse, rücklaufende Massen und 
Federungen mit linearer Kennlinie (ohne Vorlast) gültig, wenn die 
Vergleichsstrecke sv gleich 

s v =E Ro /F 0 (61) 

gesetzt wird. Dabei bedeutet E Ro die Rücklaufwucht bei freiem 
Rücklauf und F 0 die maximale Gaskraft. s v ist also eine von der gewähl- 
ten Rohrlagerung unabhängige Größe, die nach Gleichung (43) nur von 
ballistischen Daten und vom Gewicht der Rücklaufmasse abhängt. 



Beispielsweise nimmt Sv bei üblichen Rohrwaffen folgende Werte an: 



90 mm Kanone 


s v ■ 


37 mm 


1 05 mm Kanone 


s v = 


43 mm 


105 mm Haubitze 


s v = 


50 mm 


81 mm Mörser 


Sv = 


1 66 mm 


120 mm Mörser 


s v = 


73 mm 


Infanteriegewehr 


Sv = 


1 ,5 mm 


(starr verriegelt) 







Die hohen Werte bei den Mörsern sind auf das verhältnismäßig geringe 
Rohrgewicht zurückzuführen. Umgekehrt erklärt sich der geringe Wert 
beim Infanteriegewehr aus einem großen Verhältnis Rücklaufgewicht/ 
Geschoßgewicht. 

Der Verlauf der für Fall 5 der Rohrlagerung gültigen Kurve 5 in Bild 
917 zeigt, daß^ bis zu einem Wegverhältnis sr/sv = 1,75 das 
Kraftverhältnis F,/F 0 größer als Eins ist. Das bedeutet, daß eine 
Federung mit einem Federweg sr < 1 ,75 sv zwecklos, ja sogar schädlich 
ist. Eine Senkung der Lafettenbelastung um wenigstens 50% wird erst 
bei einem Federweg s r = 4 sv erreicht. Bei üblichen Kanonen- und 
Haubitzenrohren wäre das ein Federweg von 150 bis 200 mm, beim 
81 -mm-Mörserrohr sogar ein Weg von 580 mm. 

Günstiger liegen die Verhältnisse beim Infanteriegewehr, das sich ja 
tatsächlich beim Schuß gegen die zurückfedernde Schulter des Schützen 
abstützt. Bei einem Federweg von 30 s v = 45 mm ermäßigt sich die 
Belastung der Schulter auf rd. 7% der maximalen Gaskraft, d. h. auf 
etwa 1 000 N. 

In manchen Fällen kann das Verhältnis Sr/s v durch Erhöhung des 
Rücklaufgewichtes in einen günstigeren Bereich verschoben werden. 
Wenn zum Beispiel ein 81 mm Mörser, dessen Rohrgewicht nur 12 kg 
beträgt, federnd auf einem Fahrzeug eingebaut werden soll, kann durch 
ein Zusatzgewicht von 200 kg das Rücklaufgewicht auf 212 kg erhöht 
und die Vergleichsstrecke s v auf 9 mm verkleinert werden, so daß mit 



409 



einem Federweg von 4 sv = 36 mm bereits eine wirksame Verminderung 
der Fahrzeugbelastung beim Schuß zu erreichen ist. 

In Bild 917 sind zum Vergleich auch die Kurven der Lafettenbelastung 
für die übrigen in Bild 909 zusammengestellten Fälle der Rohrlagerung 
eingetragen. Auch bei den Fullen 2, 3 und 4 erlaubt die Einführung der 
Vergleichsstrecke s v = E Ro /F 0 eine allgemein gültige Darstellung der 
Lafettenbelastung in Abhängigkeit vom Rücklaufweg. Dem Bild ist 
anschaulich zu entnehmen, daß für einen bestimmten Rücklaufweg, 
zum Beispiel sr/s v = 8, die konstante, möglichst frühzeitig einsetzende 
Bremsung (Fall 3) die weitaus niedrigste Lafettenbelastung ergibt. 

Die eingetragenen Kurven stellen Grenzfälle dar. Für zwischenliegende 
Verhältnisse ist zu interpolieren. Beispielsweise liegen die Werte für eine 
während der Gasdruckdauer ansteigende Bremskraft zwischen den 
Kurven 2 und 3, die Werte für eine Federung mit Vorspannkraft 
zwischen den Kurven 5 und 3. 

Einfluß einer Federdämpfung: 

Eine ungedämpfte Feder wäre zur Abfederung eines Rohres praktisch 
nicht geeignet, da die gesamte Rücklaufwucht wieder in Vorlaufwucht 
umgewandelt würde. Bei Gummifedern und bei Tellerfedern mit 
Mehrfach Schichtung werden bis zu 30 %, bei Ringfedern etwa 67 % der 
Federarbeit in Wärme umgewandelt. 




Federweg — 

Bild 918. Arbeitsdiagramm einer Reibungsfeder (Ringfeder). 

Für die Rücklaufberechnung ist eine Federsteife entsprechend dem Ast 
OA des Arbeitsdiagramms der gedämpften Feder (Bild 918) zugrunde 
zu legen. Dadurch wird die während des Rücklaufs geleistete 
Dämpfungsarbeit bereits berücksichtigt. 

in einer hydraulischen Bremse wird beim Rücklauf die gesamte 
aufgenommene Arbeit in Wärme umgesetzt. Zum anschließenden 
Vorholen des Rohres in die Schußstellung ist deshalb neben der Bremse 
ein Vorholer erforderlich, der einen Teil der Rücklaufwucht als 
potentielle Energie speichert (s. 9.1 1 .3). 



410 



9.6.6. Starre Lagerung des Rohres 



Praktisch wird die starre Rohrlagerung nur bei Mörsern angewendet, bei 
denen die Gaskraft F 0 über eine starre Bodenplatte steil nach unten auf 
den Boden übertragen wird (Bild 919). 



Bei der starren Lagerung des Rohres in einer Lafette ist noch zu 
bedenken, daß nur bei vollkommen starrer Lagerung die Lafettenbela- 
stung F, gleich der Gaskraft Fo ist, während bei einer, wenn auch nur 
geringen, elastischen Nachgiebigkeit die Lafettenbelastung entsprechend 
Kurve 5 in Bild 917 erheblich darüber hinausgeht. Beispielsweise genügt 
bereits eine Nachgiebigkeit von 0,2 s v ,. d.h. bei Geschützrohren 
mittleren Kalibers von etwa 10 mm, um F, auf 1,6 F 0 anwachsen zu 
lassen. 

Die Verhältnisse sind wesentlich anders, wenn das Rohr zwar in der 
Lafette starr gelagert ist, diese aber frei bzw. längs eines gewissen 
Rücklaufweges gebremst zurücklaufen kann (Bild 920). Nach dieser 
Methode wurden die Geschütze vor Erfindung der hydraulischen 
Rohrbremsen konstruiert. Nachdem diese Konstruktion neuerdings 
wieder für Sonderfälle in Betracht gezogen wurde, sei sie hier erwähnt. 




Bild 919, 



Starre Rohrlagerung beim Mörser. 



Beispiele: 



81 mm Mörser mit F 0 = 412 kN, 
120 mm Mörser mit F 0 '= 1620 kN. 



Schildzapfen 



777 ////////// 




Bild 920. 



£ Gaskraft S Schild2apfenkraft 

Starre Rohrlagerung mit Lafettenrücklauf. 



411 



Da beim Schuß die Beschleunigung der Lafette a Laf = S/m La f gleich der 
Beschleunigung des Gesamtgerätes 

a ges = Fo/l m Rohr + nii_af) 
ist, gilt für die am Schildzapfen übertragene Kraft 

S = Fr (62) 

^'Rohr + m Laf 

Die Rücklaufwucht des Gerätes erhält man, wenn man in Gleichung 
<43) als Rücklaufmasse 

m R = m Rohr + m Laf 

einsetzt. 

Lagert man ein Rohr starr in einem verhältnismäßig schweren 
Fahrzeugkasten (Panzer), der auf den Fahrzeugfedern ausweichen kann, 
so erhält man für die Rucklaufwucht E Ro und für die Vergleichsstrecke 
Sv. die für die Belastung der Federn maßgebend ist, recht günstige 
Werte. 

Die erheblichen konstruktiven und bedienungsmäßigen Nachteile eines 
solchen Gerätes sollen hier nicht näher behandelt werden. 

Beispiel: 1 05-mm-Haubitzenrohr nach Seite 389 und 399 

gelagert in einem 10 t schweren Fahrzeugkasten. 

Schildzapfenkraft S =2310 1 -° 0 ^ - 2 1 50 kN 

10 750 

Die für das Haubitzenrohr allein auf S. 399 berechnete Rücklaufwucht 
E Ro = 114 kNm 

wird durch die starre Lagerung im Fahrzeugkasten im Verhältnis m Rohr / 
m Rohr + m Laf herabgesetzt, d. h. es gilt 

E Ro - 114 — — - 7,95 kNm 
Ro 10750 



E Ro 7.95 kNm 

Vergleichsstrecke s v - -4^ ' = 0,0034 m 

a v F n 2310 kN 



Für den Federweg s R = 34 mm = 10 Sv 

gilt nach Bild 917: F^Fq =0,2; 

somit Federbelastung F, = 0,2 • 2310 - 462 kN. 

412 



9.7. Wirkung einer Mündungsbremse 

9.7.1. Grundsätzliche Wirkungsweise 



Die Rücklaufwucht des Rohres wird verringert, wenn man die mit 
Überschallgeschwindigkeit aus der Mündung ausströmenden Pulvergase 
auf Prallflächen wirken läßt, die mit dem Rohr verbunden sind (Bild 
921) 1 ). 

Einkammer- Mündungsbremse 
Schnitt A-B A ^ 



Abdeckung 




Draufsicht 



a Umlenkwinkel 
w Strömungsgeschwindigkeit 
m, Gasmasse 
Stromlinien 



Zweikammer -Mündungsbremse 



GeschoOloch 
verlust 




Bild 921. Wirkungsweise einer Mündungsbremse. 

In der Prallfläche muß natürlich für den freien Durchflug des Geschosses 
eine Öffnung mit etwa dem 1,1 fachen Kaliberdurchmesser freigelassen 
werden. 

Ohne Mündungsbremse breiten sich die Gase vor der Mündung in einer 
Pulvergasglocke längs Stromlinien aus, die in Bild 921 gestrichelt 
angedeutet sind. Bei entsprechender Ausbildung der Mündungsbremse 
treffen die Stromlinien ungestört erst kurz vor der Prallfläche auf eine 



') Vgl. Kap. 2, Innere Ballistik, Abschn. 2.1.6, Der Rohrrücklauf und 
die Mündungsbremse. 



413 



stehende Stoßwelle, hinter der sie etwa entsprechend dem Umlenk- 
winkel cn der Prallfläche nach außen gelenkt werden. Die Änderung der 
Geschwindigkeitskomponente in Schußrichtung Wj x in w 2x ergibt eine 
Impulsänderung der Gasmasse, die nach dem Gesetz ,, actio = reactio" 
einen gleich großen Antrieb in Schußrichtung auf die Prallfläche ausübt. 
Diese Wirkung geht allerdings nur von dem Anteil mi_2 der gesamten 
Gasmasse aus, während der Impuls des Anteils m L j als Geschoßloch- 
verlust ungenutzt abströmt. Allenfalls bringt bei zu kleiner Prallfläche 
ein außen vorbeiströmender Anteil rr>i_3 einen weiteren Verlust. 

Da nach unten gelenkte Gase, namentlich bei kleiner Rohrerhöhung, 
Staub und Erdreich hochwirbeln würden, werden Mündungsbremsen im 
allgemeinen nur mit seitlichen Austrittsöffnungen gebaut. Bei der in 
Bild 921 gezeigten Ausführung wird die Mündungsbremse oben und 
unten durch Abdeckwände geschlossen (s. Schnitt AB), die gleichzeitig 
die Prallflächenbelastung auf das Rohr übertragen. 

Der Geschoßlochverlust, der günstigenfalls rd. 30% des gesamten 
Gasimpulses beträgt, kann verringert werden durch eine nachgeschaltete 
zweite Prallfläche, wodurch eine sog. Zweikammer-Mündungsbremse 
entsteht (Bild 921 ). 



Außer den in Bild 921 schematisch dargestellten gebräuchlichen 
Einkammer- und Zweikammer-Mündungsbremsen gibt es noch zahl- 
reiche Sonderformen, von denen Bild 922 zwei Ausführungen zeigt. 



Schlitz - Mundungsbremse 



Loch- Mund ungs bremse 



s 



Bild 922. Sonder formen von Mündungsbremsen. 

Die Wirkung einer Mündungsbremse nimmt mit steigendem Umlenk- 
winkel a zu (s. Bild 921). Weitere wesentliche Einflußgrößen sind der 
Abstand der Prallflächen von der Mündung bzw. voneinander und der 
Außendurchmesser der Prallflächen. 



Mit der Umlenkung der Gase nach rückwärts ist eine erhöhte 
Belästigung der Bedienungsmannschaft durch die Knalldruckwelle 
verbunden, die vor den austretenden Pulvergasen herläuft. 



414 



9.7.2. Impulsgrößen 



Die theoretische Ermittlung des Strömungs- und Druckverlaufes in einer 
Mündungsbremse ist nur näherungsweise mit umfangreichen gasdyna- 
mischen Berechnungen möglich. Verhältnismäßig einfach ist jedoch die 
Berechnung der Wirkung einer ausgeführten Mündungsbremse auf den 
Rohrrücklauf nach experimentell ermittelten Kennwerten. 

Voraussetzung für diese Berechnung ist die Definition einer Reihe von 
Impuls- und Antriebsgrößen. In die schematischen Skizzen (Bild 923) 
des aus Geschoß, Pulvergasen (Ladung) und Rohr bestehenden Massen- 
systems sind die Bezeichnungen der zugehörigen Impulse (= Bewegungs- 
größen m ■ v) eingetragen. 



Ohne Mündungsbremse Mit Mündungsbremse 




Bild 923. Impulse ohne und mit Mündungsbremse. 




Antrieb am Rohrboden Antrieb an der Mün- Gesamtantrieb am Rohr 
dungsbremse 



Index o: ohne Mündungsbremse t Q Geschondurchlauf zeil 

Index m: mit Mündungsbremse t n Naehwirkungsdauer 



Bild 923a. Antrieb der Gaskräfte. 

Es bedeuten: 

Ig Geschoßimpuls 

I Lo Impuls der Ladung ohne Mündungsbremse 

iLm Impuls der Ladung mit Mündungsbremse 

Iro Impuls der Rücklauf masse ohne Mündungsbremse 

iRm Impuls der Rücklauf masse mit Mündungsbremse 

Im Antrieb an der Mündungsbremse. 



415 



Aus den Kraft-Zeit-Diagrammen (Bild 923a) für die auf das Rohr ohne 
und mit Mündungsbremse wirkenden Gaskräfte sind die Antriebsgrößen 
/ F R dt am Rohrboden und l M = / F M dt an der Mündungsbremse er- 
sichtlich. Ohne Mündungsbremse gilt nach dem Impulssatz 




Da am Rohr mit Mündungsbremse zu dem in gleicher Größe wirkenden 
Antrieb auf den Rohrboden der in umgekehrter Richtung wirkende An- 
trieb Im auf die Mündungsbremse hinzukommt, gilt für den Gesamtim- 
puls des Rohres mit Mündungsbremse (vgl. Bild 923a) 

! Rm = 'Ro - Im. (63) 
Hieraus folgt für den Antrieb an der Mündungsbremse 

•m = 'Ro- 'Rm- (64) 



9.7.3. 



Kennwerte 



Die Wirkung einer Mündungsbremse kann durch drei verschiedene Werte 
gekennzeichnet werden. 



a) Triebziffer \ M 
Definition: 



'Ro" 'Rm 



(65) 



(Verhältnismäßige Änderung des Rücklauf impulses), wobei 

| Ro = Rücklauf impuls ohne Mündungsbremse, 
| Rm = Rücklauf impuls mit Mündungsbremse. 

Mit Gleichung (64) gilt auch 

Die Triebziffer ist am einfachsten einer direkten Messung zugänglich. 
Sie wird im allgemeinen nur als Zwischenwert für die Ermittlung der 
anderen beiden Kennwerte benutzt. 



(66) 



b) Leistungsziffer gm 

Definition: 



AI 



* 'lo~ 1 Lm 



Lo 



(67) 



416 



(Verhältnismäßige Änderung des Impulses, d.h. der Bewegungsgröße 
der Pulvergase), wobei 



l Lo = Impuls der Pulvergase ohne Mündungsbremse, 
l Lm = Impuls der Pulvergase mit Mündungsbremse. 

Da der auf die Mündungsbremse wirkende Antrieb gleich der Impulsän- 
derung der Pulvergase ist (s. Seite 414), gilt 

Im = 'lo ~ Lm (68) 

und I 

"M = -jüL (69) 

'Lo 

Dieses Verhältnis ist in erster Näherung unabhängig von der Größe der 
Ladung und hängt nur von der Form und den Abmessungen der 
Mündungsbremse ab. Die Leistungsziffer ist also ein Kennwert, der 
eine Mündungsbremse weitgehend unabhängig von der speziellen Anwen- 
dung auf ein bestimmtes Rohr und eine bestimmte Munition kennzeich- 
net. Mit Benutzung von o M kann der praktisch wichtigste Kennwert rj M 
für beliebige Verhältnisse berechnet werden. 

Da nach Gleichung (24a) für den Rücklauf impuls 

l Ro =l G + l Uo (70) 

gilt, kann man Gleichung (69) mit Benutzung der Gleichung (64) auch 
in der Form 

'm _ 'Ro ~ 'Rm 

M ~ ~, — " : (71) 

'Ro - ! G 'Ro - >G 

schreiben. 



Theoretisch kann a M bei maximaler Umlenkung der Pulvergase bis etwa 
2,3 ansteigen, praktisch wurden Werte von 1,5 erreicht [5]. Da jedoch 
mit einem hohen a M -Wert bei großen Ladungen eine untragbare Belä- 
stigung der Bedienungsmannschaft durch den Knalldruck verbunden 
ist, bleibt man im allgemeinen erheblich unter diesem Wert. 

Bemerkung: In Großbritannien und den Vereinigten Staaten wird an- 
stelle der Leistungsziffer a M die Cornersche Kennzahl 

ß B *M = - 'Rm 

l Lo -m L v 0 /2 l Ro -<lG + m LV 2 > 

benutzt. Bei diesem Kennwert wird als Bezugsgröße für die verhältnis- 
mäßige Änderung des Pulvergasimpulses nicht der gesamte Gasimpuls 
l Lo eingesetzt, sondern davon der Gasimpuls bei Geschoßaustritt 
m L v 0 /2 abgezogen. 



417 



c) Wirkungswert rj M 



Definition: 




- E Ro~ E Rm 
E Ro 



^M = 



(72) 



(Verhältnismäßige Änderung der Rücklaufwucht) mit 



Rücklaufwucht bei freiem Rücklauf ohne 
Mündungsbremse, 

Rücklaufwucht bei freiem Rücklauf mit 
Mündungsbremse. 



Der Kennwert 77^ erfaßt definitionsgemäß ebenso wie die Kennwerte 
\ M und a M allein die Wirkung der Gaskräfte ohne den Einfluß von Rei- 
bungs- oder Bremskräften an den rücklaufenden Teilen. Er ist dadurch 
unabhängig von der Einregulierung der Rohrbremse. 

Der Wirkungswert t^m ist eine für die Lafettenkonstruktion wichtige 
Kenngröße, da er unmittelbar angibt, wie weit die von der Lafette 
aufzunehmende Rücklaufwucht herabgesetzt wird. Aus Gleichung (72) 
folgt für die Rücklaufwucht mit Mündungsbremse 



Obwohl es möglich wäre, Mündungsbremsen zu bauen, die bei großen 
Ladungen Wirkungswerte von über 80 % erreichen, bleibt man mit 
Rücksicht auf die mit hohen rjM-Werten verbundene starke Knallbe- 
lästigung im allgemeinen im Bereich von 30 bis 50 %. 



E Rm = E Ro < 1 - Im)- 



(73) 



9.7.4. 



Beziehungen zwischen den Kennwerten 



Aus 



2 



und l R = m R v R 



folgt, 



wenn 
und 



v Ro die Rücklaufgeschwindigkeit ohne Mündungsbremse 
v Rm die Rücklaufgeschwindigkeit mit Mündungsbremse 



bedeutet 



E Rm m v Rm _ 'Rm 
E Ro v Ro 'Ro 



Damit lautet Gleichung (72) 




(72a) 



418 



Mit 



(74) 



erhält man 



oder 



1,0 

0,9 
0,8 
0,7 



20.6 
% 0,5 

C 

0,3 



0.1 
0 



(75) 



(76) 





-Vi 


-'im 


(Bild 924). 


(77 


















































/ 


/ 


















/ 


















/ 


















/ 








= 2 


v ; 








/ 


/ 






A M 


= 1 










/ 






































/ 





















0 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 

Triebziffer \ M — - 

Bild 924. Zusammenhang zwischen Triebziffer \ M und Wirkungs- 
wert t? m . 



419 



Aus 

und 

folgt 
Mit 



Iro 

■m 



Ii 



(78) 



■Ro 



l Lo = m L w = m L ß v Q (vgl. Gleichung (29)) 
und l Ro = m G v Q + m L 0v o (vgl. Gleichung (70)) 

lautet Gleichung (78) 



*M ~ a M 



m G + 0m L 



oder 



0m L /m G 
XM=aM 1^m L /m c 



(79) 



(80) 



Da die Leistungsziffer cr M erfahrungsgemäß unabhängig von den speziel- 
len Einsatzbedingungen der Mündungsbremse ist, kann damit der bei be- 
stimmten Größen von m G , m L und ß ermittelte Wert von benutzt 
werden, um die Triebziffer für beliebige Ladungen und Geschoß- 
gewichte vorauszuberechnen. Damit ist über Gleichung (76) bzw. nach 
dem Diagramm Bild 924 auch der Wirkungswert t] M bekannt. 

Umgekehrt kann, wenn t?m für spezielle Einsatzbedingungen bekannt 
ist, über \ M aus Gleichung (79) der Wert o M berechnet und zur 
Umrechnung von n M für andere Ladungen und Geschoßgewichte be- 
nutzt werden (s. Beispiel S. 427). 

Der durch die Gleichungen (76) und (79) gegebene Zusammenhang 
zwischen und 77^ ist im Schaubild 925 mit /3m L /m G als Parameter 
grafisch dargestellt. Man erkennt aus diesem Schaubild anschaulich, wie 
für eine bestimmte Mündungsbremse mit festliegendem o M , z. B. = 
1,0, der Wirkungswert tj m mit steigendem Verhältnis 0m L /m G , d. h. im 
allgemeinen mit steigender Ladung, anwächst. 



420 



ßm L /m 0 = Qi 



Q2 Q3 Q4 Q5 









1 




1 

1 


/ 

/ 




' / 










1 




i 

i 


/ 

/ 


/ 


/ 


Q6 






i 

i 




1 




/ 


/ 


// 








i 




1 

1 




i 


/ J 


7, 


Q7 










/ 

1 


i 


/ 

i 


/ 


// 


Q8 






1 




1 


i 


i 


// 


// 


Q9 






1 

i 


/ 
1 




i 

i 


l t 

i i 


'/ 

/ / 


'Iii 

III 


1.0 






i 


1 

1 


■ 








th 






1 




1 

1 






l[ 


TT, 

'II 


1 






1 




1 


/ 


1 1 


ii 


t/t 

1 1 








1 




1 


/ 


// 


/// 

/ / / 


7 








1 


7 


t 


// 

1 1 


// 


// 











1 

1 


/ 


II 


// 

f f 


///, 


/ 










j 




/// 


w 










1 




1 l /// 


//// 












1 

1 


1, 

1 1 




//// 














1 

1 


/// 


'§ 


w 














II 


m 


f 


















w 







































925. 



0 0.1 Q2 0,3 0.4 0.5 0,6 0,7 0.8 0,9 1.0 

Wirkungswert rj M 

Zusammenhang zwischen Wirkungswert r^vi und 
stungsziffer o M . 



9.7.5. Messung der Kennwerte 
a) Ermittlung auf dem Rücklauf meßstand 

Um bei der Ermittlung der von den Gaskräften herrührenden Impulse 
den störenden Einfluß von Reibungs-, Brems- und Vorholerkräften 
auszuschalten, wird das Rohr auf dem Wagen eines Rücklaufmeßstandes 
(Bild 926) gelagert. 

Der ungebremst zurückrollende Wagen wird erst nach Gaskraftende und 
nachdem die erreichte Rücklaufgeschwindigkeit gemessen ist, von einem 
Puffer aufgefangen. 

Das Gewicht des Wagens ist ohne Einfluß auf die Größe der 
Rücklauf impulse, denn es gilt 

',Ro =m R v Ro =m, R v Ro 
und ! Rm =m R v Rm = m R v Rm / 

wobei m' R die gewogene Masse von Wagen + Rohr, 

m r die gewogene Masse von Wagen + Rohr + Mündungs- 
bremse, 

v' Ro die gemessene Rücklaufgeschwindigkeit ohne Mün- 
dungsbremse 

und v Rm die gemessene Rücklaufgeschwindigkeit mit Mün- 

dungsbremse 

bedeutet. 




Bild 926. Rück lauf meßstand. 

Ermittelt man auch noch den Geschoßimpuls 

l G =m G v Q 

durch gleichzeitige Messung der v Q , so erhält man aus den 
Meßergebnissen am Rücklauf meßstand nach den Gleichungen (74), 
(72a) und (71) die Kennwerte 

422 



1 _ Inn? 

"Ro ' 

1 -riģ)> 

'Ro 
'ro - ! Rm 

b) Ermittlung am Geschütz 

Die an einem Geschütz mit der dafür bestimmten Mündungsbremse 
gemessenen Bremskräfte und Rücklaufwuchten sind das für den Erfolg 
maßgebende Endergebnis einer Mündungsbremsenkonstruktion, so daß 
es nebensächlich erscheint, daß die daraus berechneten Kennwerte 
weniger zuverlässig sind als Werte, die auf dem Rücklauf meßstand 
ermittelt werden. 



Will man jedoch die Wirkung dieser Mündungsbremse für andere, noch 
nicht erprobte Ladungen und Munitionsarten oder für den Einsatz mit 
anderen Rohrgewichten vorausberechnen, so sind möglichst genau 
ermittelte Kennwerte von Bedeutung. 

Bei der Ermittlung von Kennwerten am Geschütz sind folgende Punkte 
zu berücksichtigen: 

1. Der Vergleichsschuß ohne Mündungsbremse ist im allgemeinen mit 
Rücksicht auf die Lafettenbelastung nur mit kleiner Ladung möglich. 
Die Umrechnung auf größere Ladungen (nach Schaubild 925) ist mit 
der Unsicherheit der 0-Werte behaftet. 

2. Da die Rücklaufwucht nicht, wie der Rücklauf impuls, unabhängig 
von der Rücklauf masse ist, sondern durch das zusätzliche Gewicht 
der Mündungsbremse etwas verringert wird, muß dieser Einfluß bei 
der Berechnung von t?m getrennt erfaßt werden. 

Wie im folgenden Abschnitt 9.8 (s. Gleichung (91 )) abgeleitet wird, gilt, 
wenn man die Bremsarbeit A R gleich der Rücklaufwucht E R setzt, 

Ap m m Rm /Q „. 

= 1 - T ■ ~ . (81) 

A Ro m Ro 

wobei 

A Ro die Bremsarbeit (hydraulische Bremsarbeit, Vor- 
holerenergie und Reibungsarbeit) ohne Mündungs- 
bremse, 

A Rm die Bremsarbeit mit Mündungsbremse, 
m Ro die Rücklauf masse ohne Mündungsbremse 
und m Rm die Rücklaufmasse mit Mündungsbremse 

bedeutet. 



423 



3. Das Verhältnis A Rm /A Ro stimmt bei Anfangsbremsung, die 
praktisch stets mehr oder weniger vorliegt, nicht genau mit dem 
Verhältnis E Rm /E Ro für freien Rücklauf überein, das definitions- 
gemäß der Berechnung von 77^ zugrunde zu legen ist. 

Man kann diesen Fehler vermeiden, wenn man den zeitlichen 
Kraftverlauf in der Rohrbremse mißt und mit Einbeziehung der 
Vorholer- und Reibungskräfte sowie der Gewichtskraftkomponente 
G R sin e (s. Bild 927) den gesamten Bremsantrieb Ißr = / Kc, t ermittelt. 
Nach den Betrachtungen bei 9.6.4 (S. 400) gilt unabhängig vom Verlauf 
der Bremsung nach Gleichung (48) 

'r = 'ßr. 

Entsprechend gilt für den Bremsimpuls ohne Mündungsbremse 
'Bro = 'Ro 

und für den Bremsimpuls mit Mündungsbremse 
'Brm = ' Rm- 

Die Berechnung der Kennwerte kann also analog zu den für freien Rück- 
lauf geltenden Formeln (s. S.423) nach den Gleichungen 

^ = 1 _ !lrm f (82) 
'Bro 

1 Bro 

und a M = ' BrQ " lBrm <84) 

'Bro - 'G 



erfolgen. 



9.7.6. Belastung der Mündungsbremse 

Die auf die Mündungsbremse wirkende Kraft F M , die einer direkten 
Messung kaum zugänglich ist, kann, wie aus dem Diagramm für l M in 
Bild 923a ersichtlich ist, aus der Beziehung 

F M =ii^ (85) 
l n 

berechnet werden; darin ist 



424 



F M = mittlere Mündungsbremsenbelastung, 
t n = Nachwirkungsdauer. 

Der Gaskraftantrieb an der Mündungsbremse 

'm = A M *Ro ^ nacn Gleichung (66)) 

wird nach Gleichung (31) aus dem Rücklaufimpuls 
( Ro = m R v Re = <™G + /3m L )v 0 

berechnet. 

Setzt man für t n nach Gleichung (40) 

|fj ^ 2(ß- 0,5)m L v Q 



ein, so erhält man 



- [fl m G /m L ) 

2(0-0,5) 



F a , (86) 



d.h. die mittlere Mündungsbremsenbelastung ist proportional zur 
Mündungsgaskraft F a . 

Für die Maximalkraft gilt näherungsweise bei Annahme einer mit der 
Zeit linearen Gasdruckabnahme 

p ~ 9 p (87) 
(s. Beispiel S. 427). 

9.8. Erforderliche Bremskraft mit Mündungsbremse 

Bei der Berechnung der Bremskraft für ein mit einer Mündungsbremse 
versehenes Geschütz ist zu berücksichtigen, daß die Rücklaufwucht 

a) bei unveränderter Rücklaufmasse durch den auf die Mündungs- 
bremse ausgeübten Impuls, 

b) unabhängig von diesem Impuls durch die zusätzliche Masse der 
Mündungsbremse 

herabgesetzt wird. 

Für den Einfluß a) gilt nach Gleichung (73) 

E Rm =E Ro ( 1 - VmI 
d.h. die Mündungsbremse verzehrt den Anteil t^m ■ Er 0 - 

425 



Für den Einfluß b) gilt, wenn man von einem unveränderten 
Rücklaufimpuls lR m = m R v R ausgeht, bei Änderung des Rück- 
laufgewichtes 

v' R /v R = m Ro /m Rm ; 

darin ist wiederum 

m Ro = Rücklaufmasse ohne Mündungsbremse, 
m Rm = Rücklaufmasse mit Mündungsbremse, 

v R = Rücklaufgeschwindigkeit ohne zusätzliche 

Masse der Mündungsbremse, 
v'r = Rücklaufgeschwindigkeit mit zusätzlicher 

Masse der Mündungsbremse; 

d.h. bei unverändertem Rücklauf impuls verhalten sich die Rücklauf- 
geschwindigkeiten umgekehrt wie die Massen bzw. Gewichte. 

Das Verhältnis der Rücklaufenergien E' R =m Rm v R 2 /2 und 
Er = m Ro v R /2 ist somit 

E R /E R = m Rm /m Ro • (m Ro /m Rm ) 2 = m Ro /m Rm . (88) 

Für die gleichzeitige Wirkung der Einflüsse a) und b) erhält man durch 
Verknüpfung der Gleichungen (73) und (88) 

E Rm = E Ro < 1 - W m Ro /m Rm (89) 

mit E Ro = Rücklaufwucht ohne Mündungsbremse 

und E' Rm = Rücklaufwucht mit Mündungsbremse unter 

Berücksichtigung der zusätzlichen Masse. 

Entsprechend Gleichung (60) ergibt sich hieraus die mittlere Bremskraft 
mit Mündungsbremse 



M m Rm 



(90) 



Bei unverändertem Rücklauf weg p bringt also die Mündungsbremse eine 
Herabsetzung der mittleren Bremskraft im Verhältnis 

K n m Rm 
Die aus Gleichung (89) umgerechnete Beziehung 

T)M = 1 _ E LRm %r) 

E Ro mRQ (91) 

426 



ist zu berücksichtigen, wenn der Wirkungswert tjm durch Messung der 
Rücklaufwucht ohne und mit Mündungsbremse ermittelt werden soll (s. 
Abschnitt 9.7.5b. S. 423). 



Für die Berechnung der hydraulischen Rohrbremse sind die Rücklauf- 
geschwindigkeiten bei Geschoßaustritt und bei Gaskraftende von Be- 
deutung; sie können näherungsweise für freien Rücklauf berechnet 
werden. 

Da die Mündungsbremse erst nach Geschoßaustritt wirksam wird, kann 
die Rücklaufgeschwindigkeit vr 3 bei Geschoßaustritt unverändert nach 
Gleichung (26) berechnet werden, wobei selbstverständlich die Rück- 
laufmasse mR m mit Mündungsbremse einzusetzen ist. 

Die Rücklaufgeschwindigkeit VR em bei Gaskraftende (mit Mündungs- 
bremse) muß dagegen aus der nach Gleichung (89) berechneten 
Rücklaufwucht mittels der Beziehung 

c . m Rm v Rem 
b Rm" 



ermittelt werden. 

Mit v Rem - !/ 2 E Rm (mit Mündungsbremse) 

mRm _ 

unc j v Reo = l/ - ^ Ro (° nne Mündungsbremse) 

erhält man nach Einsetzen von E' Rm nach Gleichung (89) 

v Rem = nA^T ^ «Reo ^ 



oder mit Gleichung (31 ) 



"Rem ~ V'1-t?M 



m Rm 



(93) 



Beispiel: 1 05-mm-Haubitze ohne und mit Mündungsbremse (vgl. S. 396 
und 404) 



Gegeben: 

v 0 = 630 m/s 

m G = 15,0 kg 

m L = 3,0 kg 

P = 1 .0 m 



mRo = 750 kg 

™MüBr = 30 k 9 

m Rm = 780 kg 

ß =1.9 



427 



Mündungsgaskraft 

F a = 648 kN 
E Ro = 114 kNm. 

Mittlere Bremskraft ohne Mündungsbremse 
~K 0 =114 kN 

Wirkungswert der Mündungsbremse bei obiger Ladung und v Q 
r? M = 0,40 

Berechnet: 

Mittlere Bremskraft mit Mündungsbremse (nach Gleichung (90)) 

— 114 4 750 

"(1 - °< 4 > ~nör\ = 65.8 kN 



m 1,0 780 

Die mittlere Bremskraft wird also durch das Mündungsbremsengewicht 
um etwa 4 %, durch die gasdynamische Wirkung der Mündungsbremse 
um 40 % herabgesetzt. 

Rücklaufgeschwindigkeit bei Geschoßaustritt (nach Gleichung (26)) 

">R W - 1 5 "° ;° 80 5 - 3 -° 630 = 1 3,3 m/s 
Rücklaufgeschwindigkeit bei Gaskraftende (nach Gleichung (93)) 

v Rem = VT=Ö4Ö- • 15 - 0 %' 8 g 3 '° 630 = 13,0 m/s 

Ohne Mündungsbremse war im Beispiel auf Seite 396 vr 30 = 13,9 m/s 
und v Reo = 17,4 m/s berechnet worden. 

Triebziffer (nach Bild 924) \ M = 0,23 

Leistungsziffer (aus Gleichung (79)) 

15 ,0 + 1,9-3,0 naA 

a M = 0,23 • — 0,84 

M 1 ,9 ■ 3,0 



Mittlere Mündungsbremsenbelastung (nach Gleichung (86)) 
i • (1,9 + 15,0/ 
2(1,9 -0,5) 

428 



- 0.23- (1,9+ 15,0/3.0) nAO IM 
F M - : 648 = 367 kN 



Maximale Mündungsbremsenbelastung (nach Gleichung (87)) 
F M « 2 • 367 = 734 kN 

Umrechnung der Kennwerte für eine andere Ladung mit m L1 = 2,0 kg 

und v 01 = 520 m/s: 

1 200 ^ o 
^=l32Cr 2 ' 3 ' 

o unverändert. 
Nach Gleichung (79): 



\ M1 -0,84 



2,3 • 2,0 



i 0,197; 



15>0 + 2,3 • 2,0 
nach Bild 924 bzw. nach Gleichung (76): 
77 M1 = 0,36 

Der Wirkungswert für die kleinere Ladung ist also um 4 % kleiner. 



9.9. 



Kräfte am Geschütz mit Rohrrücklauf 



Nachdem in den Abschnitten 9.6 und 9.8 die für die Belastung der 
Lafette wesentliche Bremskraft K berechnet wurde, soll hier das 
Zusammenspiel dieser Kraft mit anderen an den Geschützteilen 
angreifenden Kräften behandelt werden. 

Vorholer ^ 

Schwerpunkt der rucklauf enden Teile 



Schild zapfer, 



Rohrbremse 
Wiege 




«=> Kräfte on den ruckloufenden Teilen 

KraMe or> der Rohrwiege 
(^) AuOere Kräfte om Gesamtsystem 



; f r» -s^ü «usgle.cher 
Hohenrichtzahnboger> 



Bild 927. Kräfte an den höhenrichtbaren Teilen (schematisch). 



429 



Die Betrachtung soll sich zunächst auf die Baugruppe erstrecken, die, 
um die Schildzapfen schwenkbar, die Rohrwiege mit dem darauf 
zurücklaufenden Rohr und dem gesamten Rohrbrems- und Vorhol- 
system umfaßt. Man bezeichnet diese Baugruppe als „höhenrichtbare 
Teile" oder kurz „Höhenrichtteil". In der schematischen Skizze Bild 
927 sind die Hauptteile dieser Baugruppe dargestellt, und zwar einer- 
seits (gerastert) die rücklaufenden Teile, d. h. das Rohr mit den Kolben- 
stangen von Rohrbremse und Rohrvorholer, und anderseits die Rohr- 
wiege mit den daran befestigten Zylindern von Rohrbremse und Vorho- 
ler, mit den Schildzapfen und dem Höhenrichtbogen. (Die Schildzapfen 
sind in der Skizze der Übersichtlichkeit wegen außergewöhnlich weit 
nach rückwärts verlegt.) 



9.9.1 . Kräfte an den rücklaufenden Teilen beim Schuß 

a) Parallel zur Seelenachse wirken: 

Flüssigkeitsbremskraft H (an der Bremskolbenstange) 

Vorholerkraft F v (an der Vorholerkolbenstange) 

Reibungskraft R (Kolbenstangen-, Kolben- und Gleitbahnreibung) 

Gewichtskraftkomponente G R sin e = m R g sin e (am Schwerpunkt 
der rücklaufenden Teile) 

Ferner nur während der Gasdruckdauer: 

Gaskraft F R (in der Seelenachse) 

Nach dem Prinzip von d'ALEMBERT kann man durch Hinzufügender 
Trägheitskräfte (absolute Größe = Masse mal Beschleunigung, Richtung 
entgegengesetzt zur Beschleunigung) eine dynamische Aufgabe auf eine 
statische Gleichgewichtsaufgabe zurückführen. 

Das bedeutet, daß während der Rücklauf bremsung im Schwerpunkt der 
rücklaufenden Teile in Rücklaufrichtung eine Trägheitskraft m R a R an- 
zubringen ist, wobei a R den absoluten Betrag der Bremsverzögerung 
bedeutet. Diese nach rückwärts gerichtete Trägheitskraft ist der absolu- 
ten Größe nach gleich der gesamten die Bremsverzögerung erzwingen- 
den Bremskraft K und wird deshalb in Bild 927 mit dem gleichen Buch- 
staben K bezeichnet. Da, wie im folgenden Abschnitt 9.9.2 gezeigt 
wird, die Trägheitskraft K in der angegebenen Richtung als Belastung 
der Lafette in Erscheinung tritt, kann sie auch als „Bremsrückstoß- 
kraft" bezeichnet werden (s. Abschn. 8.2.1 .1 , Seite 338) . 



430 



Aus dem Gleichgewicht der Kräfte in Richtung der Seelenachse folgt, 
wenn man zunächst von der Gaskraft F R absieht, die Bremsrückstoß- 
kraft 



K = H + F v + R — G R sin e. 



(94) 



Es ist zu beachten, daß man allgemein unter „Bremskraft" die gesamte 
Verzögerungskraft = Bremsrückstoßkraft K und nicht die Flüssigkeits- 
bremskraft H versteht. 

Während der Gasdruckdauer wird durch die Gaskraft F R auf den 
Rohrboden zusätzlich eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete 
Trägheitskraft F R am Schwerpunkt der rücklaufenden Teile verursacht. 
Beide Kräfte bilden ein Kräftepaar F R • d, wobei d der Abstand des 
Schwerpunktes von der Seelenachse ist. 

b) Senkrecht zur Seelenachse wirken: 

Führungskräfte N x und N 2 (an den Rohrklauen oder entsprechenden 
Gleitflächen des Rohres) 

Gewichtskraftkomponente Gp cose (am Schwerpunkt der rücklaufen- 
den Teile) 

Die Kräfte N, und N 2 können aus dem Momentengleichgewicht 
sämtlicher Kräfte um einen mit Nj bzw. N 2 zusammenfallenden Pol 
berechnet werden. 

c) Die Flüssigkeitsbremskraft H wird in Abschnitt 9.11.2, die 
Vorholerkraft F v in Abschnitt 9.1 1 .3 ausführlicher behandelt. 

Die Reibungskraft R setzt sich einerseits aus den Reibungen an den 
Kolbenstangendichtungen an Bremse und Vorholer sowie der Kolben- 
dichtung im Vorholer und anderseits aus der Gleitbahnreibung des 
Rohres zusammen. 

Während die Dichtungsreibung nur durch Erfahrungswerte berücksich- 
tigt werden kann, gilt für die Gleitbahnreibung 

Rqi = M (INJ + |N,|) ( (95) 

wobei ß = Reibungszahl 

und INJ, I N 2 I = Absolutwerte der Führungskräfte. 

Bei normalen Geschützen beträgt die gesamte Reibungskraft etwa 3 bis 
9 % der Bremskraft K. 



431 



9.9.2. 



Kräfte am System Rohr-Rohrwiege 



Will man das Kräftegleichgewicht am Gesamtsystem Rohr-Rohrwiege 
betrachten, so sind in Bild 927 außer den in Abschnitt 9.9.1 
behandelten Kräften an den rücklaufenden Teilen sämtliche die 
Rohrwiege belastenden Kräfte einzutragen. 

Dabei entsprechen den auf das Rohr wirkenden. Kräften H, Fy, R, Nj 
und N2 jeweils gleich große, entgegengesetzt wirkende Kräfte auf die 
Wiege. Für das Gesamtsystem sind diese Kräfte also innere Kräfte, die 
bei der Gleichgewichtsbetrachtung wegfallen. 

Es bleiben folgende äußeren Kräfte, deren Symbol in Bild 927 durch 
einen einschließenden Kreis gekennzeichnet ist; 



Bremsrückstoßkraft 


K, 


Rücklaufgewichtskraft 


Gr. 


Gewichtskraft der Rohrwiege 


G w . 


Richtmaschinenkraft 


F w» 


Ausgleicherkraft 


f a , 


Schildzapfenkraft 


% 



ferner nur während der Gasdruckdauer 

das Kräftepaar F R ■ d. 

Über den Einfluß des Drallmomentes, das hier nicht berücksichtigt ist, 
siehe S. 433, Berechnung der Schildzapfenkraft S. 

Ausgleicherkraft F A 

Der Ausgleicher dient dazu, das Gewichtskraftmoment der höhenricht- 
baren Teile in bezug auf den Schildzapfen bei allen Erhöhungen mög- 
lichst vollständig auszugleichen, so daß beim Höhenrichten, wobei die 
Bremsrückstoßkraft K und das Moment F R • d wegfallen, nur eine kleine 
Richtmaschinenkraft F w aufzubringen ist. 

Berechnung der Richtmaschinenkraft F w beim Schuß 

Bei vollständigem Gewichtsausgleich vor dem Schuß muß die 
Richtmaschinenkraft beim Schuß folgende Momente ausgleichen: 

1 . das Moment K • d KS der Bremskraft um die Schildzapfen, 

2. das Kräftepaar F R ■ d (während der Gasdruckdauer}, 

3. das aus der Verschiebung des Rücklaufgewichtes entstehende Mo- 
ment (maximal G R -p-cose) (vgl . Bild 929) . 

432 



Das Moment K • d K g kann ohne Schwierigkeit durch konstruktive 
Maßnahmen zum Verschwinden gebracht werden, indem man den 
Schildzapfen in die Wirkungslinie von K legt, d.h. dKS zu Null macht. 

Die Lage der Rohrbremse und des Vorholers ist ohne Einfluß auf die 
Richtmaschinenkraft. Da zum Beispiel bei Anordnung einer einzelnen 
Rohrbremse unter dem Rohr die Flüssigkeitsbremskraft mit einem 
erheblichen Hebelarm in bezug auf den Schildzapfen angreift, ist diese 
Tatsache bei oberflächlicher Betrachtung zunächst überraschend. 
Während, wie bereits dargelegt wurde, H und F v bei Betrachtung des 
Gleichgewichtes am Gesamtsystem Rohr-Rohrwiege als innere Kräfte 
wegfallen, treten sie für einen dieser Teile, z.B. die Rohrwiege, 
allerdings in Erscheinung und beeinflussen durch ihre Lage zum Beispiel 
die Biegungsbeanspruchung dieses Teiles. 

Um das Kräftepaar F R • d klein zu halten, ist es bei der erheblichen 
Größe der Gaskraft Fr wichtig, daß der Abstand d des Schwerpunktes 
der rücklaufenden Teile von der Seelenachse möglichst klein ist. 
Zulässig sind im Normalfall nur einige mm. 

Berechnung der Schildzapfenkraft S 

Die Schildzapfen kraft S, unter der hier die Summe der auf beide 
Schildzapfen wirkenden Kräfte verstanden sein soll, kann nach Größe 
und Richtung aus der Bedingung ermittelt werden, daß sie mit den 
übrigen äußeren Kräften, d. h. mit K, G R , G w , F w und F A im stati- 
schen Gleichgewicht stehen muß. 

Unabhängig davon müssen die Schildzapfen bei einem gezogenen Rohr 
während der Gasdruckdauer noch das Drallmoment Md aufnehmen. 
Dies geschieht nach Bild 928 durch ein Kräftepaar AS ■ b, das in der 
Ebene senkrecht zur Seelenachse wirkt. 




Wiegtnträgir 



Bild 928. Aufnahme des Drallmomentes durch die Schildzapfen. 

433 



Die zusätzliche Schildzapfenbelastung AS ist vektoriell mit der von der 
Bremskraft K herrührenden Schildzapfenbelastung S/2 zusammen- 
zusetzen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Höchstwerte der vom 
Drall und von der Bremskraft herrührenden Schildzapfenbelastungen 
zeitlich nicht zusammenfallen, so daß im allgemeinen die Höchstbe- 
anspruchung der Schildzapfen durch den Dralleinfluß, der mit 
Geschoßaustritt völlig aufhört, nicht gesteigert wird. 

Beispiel: 105-mm-Haubitze (wie S. 389) 
Max. Drall moment M d = 7,19 kNm, 
Schildzapfenabstand b = 0,35 m; 

7.19 

somit (AS ) max = — = 20,5 kN. 

Zum Vergleich (s.S. 399): 

S/2 * K/2 = 57 kN. 



9.9.3. Kräfte am gesamten Geschütz 

Die Überlegungen, die zur Ermittlung der am System Rohr-Rohrwiege 
wirkenden Kräfte angestellt wurden, gelten sinngemäß auch für die 
weiteren Baugruppen, z.B. die Oberlafette, und für das gesamte 
Geschütz. Als äußere, vom Schuß herrührende Kräfte am gesamten 
System sind demnach jeweils nur die Bremsrückstoßkraft K und während 
der Gasdruckdauer das Kräftepaar F R • d einzusetzen. Neben den übri- 
gen Gewichtskräften ist auch die Gewichtskraft der rücklaufenden Teile 
und deren Verschiebung durch den Rücklauf zu berücksichtigen (s. Bild 
929). 

Im allgemeinen wird durch die Seitenrichtmaschine der die höhenricht- 
baren Teile aufnehmende obere Teil der Lafette um den sogenannten 
Pivotzapfen gedreht, der auch als Drehkranz ausgebildet sein kann. 
Entsprechend wie bei der Höhenrichtmaschine ist für die Belastung der 
Seitenrichtmaschine beim Schuß nicht die seitliche Lage von 
Rohrbremse und Vorholer, sondern nur die seitliche bzw. mittige Lage 
der Bremsrückstoßkraft K maßgebend. 

Durch die elastische Nachgiebigkeit der Lafette kann während der 
Bremsdauer entsprechend Bild 916, Fall A, eine Schwingung eingeleitet 
werden, die eine Erhöhung der Kräfte und Werkstoffbeanspruchungen 
zur Folge hat. Überschläglich wird der Schwingungseinfluß dadurch 
berücksichtigt, daß man die statisch berechneten Kräfte und Span- 
nungen mit einem dynamischen Faktor von 1,5 bis 2 multipliziert. 

Manche Teile der Lafette werden im übrigen durch die Stoßbelastung 
beim Fahren, wobei etwa mit einem Stoßfaktor 3 zu rechnen ist, höher 
belastet als beim Schuß. 



434 



9.10. 



Standfestigkeit des Geschützes beim Schuß 



9.10.1. Standfestigkeit von Rädergeschützen 



- 9 - 




G R = m^g Rücklauf gewichtskraft F R Gaskraft 

G ges = mg^g Gesamt gewichtskraft d Abstand Schwerpunkt- 

K Bremsruckstankraft Rucklaufw^f*™^ 5 * 

A % , A y , B Auflager krafte 9 gesamter Rücklauf weg 

Bild 929. Rädergeschütz bei horizontalem Schuß. 

Beim Rädergeschütz wird die Horizontalkomponente der Bremsrück- 
stoßkraft durch einen Sporn, bzw. bei Spreizlafetten durch zwei Sporne, 
aufgenommen (s. Bild 929). Die Auflagerkraft B an den Rädern ergibt 
sich aus den Momenten sämtlicher äußerer Kräfte um den Drehpunkt 
bzw. die Drehachse A. Da B nur als Druckkraft auftreten kann, heben 
sich die Räder vom Boden ab, d. h. das Geschütz „springt", wenn das 
bei kleinen Erhöhungen im Uhrzeigersinn drehende Moment der Brems- 
rückstoßkraft K größer ist als das Moment der im Gesamtschwerpunkt 
angreifenden Geschützgewichtskraft Gg es In Bild 929 ist zur Vereinfa- 
chung der Sonderfall des Horizontalschusses dargestellt. 



Zu Beginn des Rücklaufes wirkt noch das Gaskraftmoment F R • d 
(s. S. 432), und die Stabilitätsbedingung lautet 

K • l 2 + F R ■ d < Gges 'i- < 96 > 

Während des Rücklaufs ist die Änderung des Gewichtsmomentes durch 
die Verschiebung des Rücklaufgewichtes zu berücksichtigen, so daß die 
Stabilitätsbedingung 

K " "a < G ges- '» "Gr - s r (97) 
gilt, wobei s R am Ende des Rücklaufs den Wert p erreicht. 



435 



Bei Instabilität wird der Geschützmasse mit dem Massenträgheits- 
moment J A (in bezug auf die Drehachse A) während der Rücklaufdauer 
ein begrenzter Drehantrieb /M A dt (um die Drehachse A) zugeführt, dem 
nach der Impulsgleichung 

Ja • u> = /MAdt (98) 

in jedem Augenblick eine bestimmte Drehgeschwindigkeit u> entspricht. 
Nach Bremskraftende wird durch das mit entgegengesetztem Vor- 
zeichen wirkende Drehmoment von Ggesder Drehimpuls aufgezehrt. 

Die Sprunghöhe kann an Hand eines Impulsdiagramms nach Bild 930 
berechnet werden. Der zugeführte Drehimpuls ergibt sich aus dem 
zeitlichen Verlauf des Gaskraftmomentes FR-d, des Bremskraftmo- 
mentes K • l 2 und des Gewichtsmomentes Gges • 'i — Gr • sr (sr = 
Rücklaufweg). Die verhältnismäßig kleine Beschleunigungskraft, die 
während des Vorlaufes auf die Rücklaufmassen einwirkt, sei hier 
vernachlässigt. 




Bezeichnungen s. Bild 929 

Bild 930. Impulsdiagramm beim Springen eines Geschützes. 

Näherungsweise erhält man die Sprunghöhe h des Gesamtschwerpunk- 
tes aus der Energiegleichung 

G g e S ' h = JA " "max/2, (98a) 

wobei cj max nach Bild 930 und Gleichung (98) aus dem beschleunigen- 
den Drehantrieb zu berechnen ist. 

Für den ungünstigsten Fall der Erhöhung, d.h. für den Horizontalschuß 
oder für einige Grad Senkung, wird im allgemeinen eine gewisse 
Sprunghöhe (z.B. 10 cm) in Kauf genommen. 

Bei Spreizlafetten ist auch die Stabilität beim Schießen mit großem 
Seitenrichtwinkel zu prüfen. Dabei ist zu beachten, daß sich die 
Verhältnisse je nach dem System der Spreizlafette wesentlich 
unterscheiden. Grundsätzlich wird bei jeder Spreizlafette die praktisch 
unbrauchbare Vierpunktauflagerung (2 Räder, 2 Sporne) durch ein 
Ausgleichsystem in eine Dreipunktauflagerung umgewandelt (Bild 931). 



436 



Beim System 1 ist die Unterlafette in den Punkten A|, Ar und B 
gelagert. Das Geschützgewicht wirkt ebenso wie in Bild 929 mit dem 
Hebelarm I, in bezug auf die Kippkante zwischen den beiden Spornen. 



,Untertafette ,Unterlafette 




System 1 System 2 



K Bremskraft 0 Geschützschwerpunkt (J Auflagepunkte 

Bild 931 . Spreiz lafettensysteme mit Dreipunktauflagerung. 

Beim System 2 folgt aus der Hebelverbindung zwischen den Holmen, 
daß die vertikalen Auflager kräfte A|y und A r y in jedem Fall gleich groß 
sind. Das statische Verhalten ist daher ebenso, als ob die Auf lagerkraft 
Ay = A| y + A r y in der Mitte zwischen den beiden Spornen wirken 
würde, d.h. als ob dort neben den beiden Radauflagepunkten B| und B r 
der dritte Auflagepunkt A wäre. Dementsprechend verlaufen die 
Kippkanten zwischen A und B| bzw. A und B r , wobei der Hebelarm \ l 
der Gewichtskraft erheblich kleiner ist als beim System 1 . 

Zu beiden Systemen gibt es verschiedene Ausführungsformen mit der 
grundsätzlich gleichen Lage der Auflagepunkte. 



9.10.2. Standfestigkeit von Selbstfahrlafetten und Kampf- 
panzern 

a) Verrutschen des Fahrzeuges 

Bei Kampfpanzern und oftmals auch bei Selbstfahrlafetten wird auf das 
Eintreiben von Spornen in das Erdreich verzichtet. Die horizontale 
Belastung der Lafette beim Schuß muß dann ausschließlich durch die 
Reibungskraft zwischen Fahrzeug und Boden aufgenommen werden. 



437 





K Brems rücWstoßkraft 

Gf Fohrzeuggewichtskmfl 

R Reibungskraft 

/i Retbwerl 

e Erhöhung 

a Hangneigung 



ß/7d 932. Kräfte am Fahrzeug beim Verrutschen. 

Die gesamte Reibungskraft R = jiN, die an beiden Ketten übertragen 
werden kann, hängt außer von der gesamten Belastung N senkrecht zum 
Boden vom Reibwert p zwischen Kette und befahrenem Untergrund ab. 
Erfahrungsgemäß liegt der Reibwert p zwischen 0,5 (nasser Lehm- 
boden) und 1,4. 

Bild 932 zeigt verschiedene Fälle der Rohrerhöhung und der 
Hangneigung. In den für die Reibungskraft R = mN eingetragenen 
Formeln ist die Normalkraft N jeweils abhängig von der Fahrzeugge- 
wichtskraft Gp und der Bremsrückstoßkraft K berechnet. Im allgemei- 
nen wird die Haftreibungskraft überschritten, so daß das Fahrzeug beim 
Schuß verrutscht. 

Rutschzeit - 



I 



Rohrrücklaufzeit 

iK cos c 




z Beschleunigungsantrieb 

Zeitpunkt der max. 
Rutschgeschwindigkeit 

Reibungskraft R 



Brem sant neb 

llllll ll 



Zeit / — - 

Bild 933. Kraftverlauf beim Rutschvorgang (im Fall b von 
Bild 932). 



438 



Die Größe des Rutschweges kann nach Bild 933 aus den auf das 
Fahrzeug wirkenden Antrieben, und zwar dem Beschleunigungsantrieb 
und dem Bremsantrieb, abhängig von der Zeit berechnet werden. Bei 
Kampfpanzern beträgt der Rutschweg auch unter ungünstigen Verhält- 
nissen nur wenige cm. 



b) Kippen des Fahrzeugs 




K BremsrückstoDkrofl G f gesamte Fahrzeuggewichtskraft 

Bild 934. Selbstfahrlafette (Kampfpanzer) beim Schuß querab 
(Gleisketten seitlich abgestützt). 



Wenn durch Bodenunebenheiten ein Verrutschen des Fahrzeuges 
verhindert wird (Bild 934), lautet bei blockierter Radfederung die 
Stabilitätsbedingung ebenso wie im Fall des Rädergeschützes (s. 
Gleichung (96) bzw. (97)). Entsprechend kann nach Bild 930 die 
Sprunghöhe untersucht werden. 



Besonders ungünstig ist der in Bild 934 rechts dargestellte Fall mit 
seitlich verkantetem Fahrzeug, da hier einerseits I, kleiner und ander- 
seits l 2 größer wird als bei unverkantetem Fahrzeug. <, 




K Bramsruckstonkraft gesamte Fahrzeuggewichtskraft 



R Reibungskraft p Reibwert 

Bild 935. Selbstfahrlafette (Kampfpanzer) beim Schuß querab 
(Gleisketten seitlich gleitend). 

Im allgemeinen wird gerade in der ungünstigsten Schußstellung, d.h. 
beim horizontalen Schuß querab, und namentlich bei gleichzeitiger 
Verkantung des Fahrzeugs (Bild 935) durch ein seitliches Gleiten der 
Gleisketten die Neigung zum Kippen des Fahrzeugs erheblich verringert. 



439 



Wie das Kräfteschema in Bild 935 zeigt, greift am Schwerpunkt des 
wegrutschenden Fahrzeugs eine Massenträgheitskraft K — R bzw. 
K cos 01 — R an, deren Drehmoment um die Kippkante A dem Moment 
der Bremsrückstoßkraft K entgegenwirkt. 

9.11. Berechnungen zur Rücklaufeinrichtung 



9. 1 1 . 1 . Aufbau der Bremskraft im Kraft-Weg-Diagramm 




Bild 936. Bremskraftverlauf. 

Bei der Berechnung der Rohrbremse ist von der nach den Abschnitten 
9.6.3, 9.6.4 und 9.8 berechneten gesamten Bremskraft K auszugehen, 
die sich nach Abschnitt 9.9.1, Gleichung (94), aus mehreren Anteilen 
zusammensetzt. 

Im allgemeinen strebt man eine längs des Rücklaufweges konstante 
Bremskraft K an, wobei jedoch am Anfang und am Ende des Rücklaufs 
ein gewisser Anstieg bzw. Abstieg der Kurve vorgesehen werden muß, 
damit nicht durch Fertigungsungenauigkeiten oder kleine Überschrei- 
tungen der normalen Rücklaufwucht Bremskraftspitzen hervorgerufen 
werden. 

Wie bereits in Abschnitt 9.6.3, Gleichung (44), dargelegt wurde, wird 
praktisch ein Ungleichf örmigkeitsgrad 

K/K = 1,1 bis 1,2 

erreicht. 



440 



Während längs des Rücklaufweges (Bild 936) die Gewichtskraftkom- 
ponente Gr sin e und näherungsweise auch die gesamte in der Rücklauf- 
einrichtung auftretende Reibungskraft R konstant sind, verändern sich 
die Vorholerkraft F vx , die Flüssigkeitsbremskraft H x und die gesamte 
Bremskraft K x abhängig vom Rücklaufweg x. 

Bei vorgegebenem Verlauf der Größen K x , R und F V x und bei 
gegebenem Gr und e kann die erforderliche Flüssigkeitsbremskraft 

H x = K x - F vx - R + G R sin e (99) 
abhängig vom Rücklaufweg x aus dem Diagramm entnommen werden. 

Erfahrungsgemäß beträgt bei normalen Geschützen die Reibungskraft R 
etwa 3 bis 7 % der Bremskraft K. 



9.11.2. Die Flüssigkeitsbremskraft 



/ 





8£p 










a 


*■ 



%=2pq Q f\ ;p(Q-2q) £ =pQ 
H Russigkertsbrefrskroft q DurchfkJTquefschniri 
P Flussigkeitsdruck v R Rück lau fgeschwindigkeit 

Q wirksame Kolbenflache w Strömungsgeschwindigkeit 

Bild 937. Hydraulische Bremse (schematisch). 

Grundsätzlich kann eine Flüssigkeitsbremskraft nach dem schemati- 
schen Bild 937 in einem flüssigkeitsgefüllten Zylinder dadurch erzeugt 
werden, daß ein mit den rücklaufenden Massen verbundener Kolben 
beim Rücklauf die verdrängte Flüssigkeit durch einen engen Durchfluß- 
querschnitt preßt. Auch bei Annahme einer reibungslosen Strömung 
ergibt sich eine Druckerhöhung aus der Tatsache, daß die vor dem 
Kolben mit der wirksamen Kolbenfläche Q in Ruhe befindlichen 
Flüssigkeitsteilchen im Durchflußquerschnitt q auf die Strömungsge- 
schwindigkeit relativ zum Kolben 



Q/q 



(100) 



beschleunigt werden. Zur Ermittlung der wirksamen Kolbenfläche ist 
von der vollen Kolbenfläche nur der Kolbenstangenquerschnitt, nicht 
aber der Durchflußquerschnitt, abzuziehen. Fürdie absolute Strömungs- 
geschwindigkeit gilt 



441 



w = w r -v R =v R (?-1> 

oder, wenn man die Größe v = q/Q einführt, 
1 - v 

w = -^~ V R- (100a) 

Die in einem Zeitelement dt der Flüssigkeit zugeführte kinetische Ener- 
gie dE ist offenbar gleich der kinetischen Energie der in der Zeit dt vom 
Kolben verdrängten und mit der absoluten Geschwindigkeit w in das 
Vakuum hinter dem Kolben (s. Abschnitt 9.13.1, S. 450 ausströmen- 
den Flüssigkeitsmenge Q v R dt, d. h. 

Pfi w 2 ppi (1 — v) 2 -j 

dE = Qv R dt — — = Qv R dt — v R (101) 

n 2 " 2v 



wobei p F | die Dichte der Flüssigkeit bedeutet. 

Im gleichen Zeitelement wird über die mit der Flussigkeitsbremskraft H 
belastete Kolbenstange die Arbeit 

dA = Hv R dt (102) 

zugeführt. Aus der Energiegleichung dA = dE folgt 

H-Q^.ll^-U-*^*. (103, 

Berücksichtigt man die durch Flüssigkeitsreibung und durch Einschnü- 
rung des Flussigkeitsstrahls bewirkte Erhöhung des theoretischen Wertes 
von H durch einen empirischen Strömungsfaktor £, so gilt 

(1 - v) 7 p F , Q 3 ( 
H = L_l.^i_ vf ,, (10 4, 

Nach der Theorie der reibungsfreien Strömung |4| ergibt ein mit dem 
Überdruck p und dem Strahlquerschnitt q ausströmender Strahl an der 
benachbarten Wandung einen Ausfall an Wandungsdruck, der dem dop- 
pelten Querschnitt q entspricht. Die gesamte Flussigkeitskraft am Kol 
ben, die in der Größe mit der entgegengesetzt gerichteten Zugkraft H 
an der Kolbenstange übereinstimmt, ist somit 



F, = p (Q - 2q) = H. 

Damit gilt für den Flüssigkeitsdruck 
H H 

P * Q~^2q ~ Q ( 1 - 2v) 

442 



(104a) 



Bei Betrachtung des Kräftegleichgewichts am Bremszylinder (Bild 937) 
ist nicht nur die auf den Deckel des Bremszylinders wirkende Kraft 
F 2 = p Q zu berücksichtigen, sondern auch die auf den Zylinderboden 
wirkende Strahldruckkraft 

F 3 = p F , qw 2 . 

Mit der Ausflußformel w = v^p/ppj erhält man 

F 3 = 2pq 

Somit gilt für clie Kraft H, an der Zylinderaufhängung, die im Gleich 
gewicht ist mit den Flüssigkeitskräften; 

H, = F 2 -F, =p(Q-2q) = H, 

d. h. die Kraft an der Zylinderaufhängung ist ebenso groß wie die Kol- 
benstangenkraft H. Solange die Strömungsvorgänge im Inneren des 
Zylinders als stationär oder quasistationär betrachtet werden können, 
folgt dies von vorneherein aus der Gleichgewichtsbedingung für das 
Massensystem Zylinder — Flüssigkeit - Kolben. 

Gleichung (104) für die Flüssigkeitsbremskraft gilt also sowohl bei 
feststehendem Zylinder und mit dem Geschützrohr zurücklaufender 
Kolbenstange als auch bei feststehender Kolbenstange und zurücklau- 
fendem Zylinder (s. Abschnitt 9.12, S. 450 ). 

Gleichung (104) ist auch unabhängig davon, ob der Durchflußquer- 
schnitt innerhalb der wirksamen Kolbenfläche (Bild 937) oder in der 
Zylinderwandung (Bild 941a) oder innerhalb der Kolbenstange (Bild 
941b) liegt. 

Durch entsprechende konstruktive Ausführung (s. Abschnitt 9.12) 
kann der Durchflußquerschnitt abhängig vom Rücklaufweg x verän- 
derlich gestaltet werden. Da sich auch vr abhängig von x ändert, 
berechnet man die mit x veränderliche Flüssigkeitsbremskraft nach der 
Gleichung 



x l löT " Rx 



wobei £ = 0,6 bis 0.8. 

Da v x = 0x/ Q aL| f 5 b ' s 1 0 % ansteigen kann, ist der Faktor (1 - v x ) 2 
nicht ohne weiteres zu vernachlässigen, wie es nach früheren Berech- 
nungsverfahren |1 |, |2|. |3| üblich war. 

Die Größe des Strömungsfaktors £ hängt von der Viskosität der 
Bremsflüssigkeit und von der Form der Durchflußkanäle ab. Bei 



443 



strömungstechnisch günstig ausgebildeter Form kann der obere Wert 
von £ eingesetzt werden. 

Bemerkenswert ist, daß nach obigem die Flüssigkeitsbremskraft 
erheblich mehr von der Dichte als von der Viskosität der Bremsflüssig- 
keit abhängt. 

Wenn nach der im Abschnitt 9.11.1 beschriebenen Untersuchung der 
gewünschte Verlauf von H x gegeben ist, und wenn nach der im 
folgenden dargestellten Methode auch der Verlauf von vr x bekannt ist, 
kann der erforderliche Verlauf des Durchflußquerschnittes aus Glei- 
chung (105) berechnet werden. 

Mit Einführung des Zwischenwertes 



/p F , Q v Rx 



erhält man den erforderlichen Durchflußquerschnitt 
Q 

Qx = Pox 




(106a) 



K Gesamte Bremskraft 

A Bremsarbeit 

£„ RucklaufwucM 

^ Rucklauf weg bis 
° Geschonaustritt 

Rücklaufweg bis 
Gaskrafteode 



Rücklauf «eg * m »- 

Bild 938. Ermittlung der Rücklaufgeschwindigkeit abhängig vom 
Rücklaufweg. 

Zur Ermittlung des Verlaufes von vr x können zunächst unter Annahme 
einer Anfangsbremsung mit entsprechender mittlerer Bremskraft die 
Werte vr 3 bei Geschoßaustritt und vR e bei Gaskraftende berechnet und 
in das Diagramm Bild 938 eingetragen werden. Zur Berechnung der 
Geschwindigkeit vr x nach einem beliebigen Rücklaufweg xr geht man 
zweckmäßigerweise von der Bremsarbeit A = /KdxR aus, die während 
des restlichen Rücklauf weges die an der Stelle xr noch vorhandene 
Rücklaufwucht Er x verzehrt, so daß A = Er x gilt. Die Größe Er x kann 
somit aus dem Diagramm Bild 938 durch Planimetrieren der schraffier- 
ten Fläche gewonnen werden. 



444 



E Rx = m R v Rx/ 2 



folgt v Rx =]/ 2E Rx ( 107 ) 

r ™r 

Zur Berechnung der Durchflußquerschnitte ist dieser Wert zusammen 
mit dem nach Gleichung (99) ermittelten Wert 

H X = K X — F vx - R + Gr sin e 

in Gleichung (106) einzusetzen. 

Die rechnerische Festlegung des Verlaufs der Durchflußquerschnitte 
längs des Kolbenweges erfolgt im allgemeinen für größte Ladung und 
größte Erhöhung. 

Beim Schießen mit kleiner Ladung und somit kleinerem VRe nimmt die 
abzubremsende Wucht, d.h. die gesamte erforderliche Diagrammfläche 
/KdxR proportional v J Re ab. Ebenso nimmt bei unveränderter Rohr- 
bremse die tatsächlich erzeugte Flüssigkeitsbremskraft H x . also der 
Hauptanteil der Bremskraft K x , proportional vr ab. Infolgedessen 
verkürzt sich der gesamte Rücklaufweg p beim Schießen mit kleineren 
Ladungen nur sehr wenig. 



9.11.3. Die Vorholerkraft 

Der Vorholer soll das zurückgelaufene Rohr wieder in die Schußstel- 
lung, d.h. in die Anfangslage, vorholen. Dabei sind während des 
Vorlaufs zu überwinden: 

1 ) Die Komponente G r sin e = m R g sin e der Rücklaufgewichtskraft, 

2) die Reibung R, 

3) gegebenenfalls die Spannkraft eines Verschlußbewegers oder 
sonstiger Ladeeinrichtungen. 

Zur Vermeidung zu harten Anschlagens in der Anfangslage muß 
mindestens im letzten Teil des Vorlaufs eine zusätzliche Vorläufbrem- 
sung wirksam werden. Eine genaue Untersuchung des gesamten 
Vorlaufs muß ebenso wie beim Rücklauf auf einer Energiebetrachtung 
aufbauen. 

Unabhängig davon muß aber, damit die Anfangslage mit Sicherheit 
erreicht und beibehalten wird, die Vorholerkraft in dieser Lage auch 
rein statisch ausreichen, um Gewichtskomponente und Reibung zu 
überwinden. 



445 



Für die Reibung kann in diesem Fall die Gleitbahnreibung 

R = m Gr cos e 
eingesetzt werden. 

Die erforderliche Mindestkraft des Vorholers in der Anfangslage (Bild 
939), d.h. die Vorspannkraft, beträgt also 



F vo = G R ( sin e + m cos e) 
oder, wenn man noch einen Sicherheitsbeiwert k einschaltet, 

F vo = kG R (sine+M cos e). 
Dabei wird zweckmäßigerweise 

k = 1,2 bis 1,5 
und ji = 0,2 gewählt. 



F, 0 Anfangskraft 

F, 9 End kraft 

9 Gesamter 
Rücklauf weg 



(108) 



(109) 




Bild 939. 



Rucklaufweg — - 

Verlauf der Vorholerkraft. 



Je nachdem, ob die Vorholerkraft durch Federn oder in einem' 
pneumatischen Druckzylinder erzeugt wird, steigt die Kraft während 
des Rohrrücklaufs (Bild 939) linear oder nach einer progressiv 
ansteigenden Kurve auf die Endkraft F V p an. 

Im allgemeinen ist ein möglichst flacher Anstieg der Vorholerkraft 
erwünscht, da sonst dem Rohr beim Vorlauf eine unnötig große 
Vorlaufwucht erteilt wird, die erst wieder mit besonderen Mitteln 
abgebremst werden muß. 



Üblich ist ein Kraftverhältnis 



1,5 bis 2. 



(110) 



446 



Bei Federvorholern muß für ein Kraftverhältnis m = 2 die Feder bzw. 
das Federsystem mit einem Vorspannweg x v = p und für m = 1 ,5 sogar 
mit einem Vorspannweg x v = 2p vorgespannt werden. 

In pneumatischen Vorholern kann durch Wahl des anfänglichen 
Fülldruckes bei der Füllung mit Luft oder Stickstoff die gewünschte 
Vorspannkraft erzeugt werden. Bild 940 zeigt schematisch die 
Wirkungsweise eines üblichen Vorholers, wobei es für den Kraftverlauf 
keine Rolle spielt, ob das Gas im Speicherraum mit der als 
Übertragungs- und Dichtmittel verwendeten Flüssigkeit unmittelbar 
oder über eine Membran bzw. einen fliegenden Kolben in Verbindung 
steht. 

/Speicherzylinder .Gasvolumen l/ n 



Wirksame Werdrangerzylinder 
Kolbenfläche Q 
9 Gesamter Rucklauf weg 
Bild 940. Pneumatischer Vorholer (schematisch). 

Während des Rohrrücklaufs wird das Gas polytropisch vom Anfangs- 
volumen V 0 auf das Endvolumen Vp komprimiert, wobei unter übli- 
chen Verhältnissen mit dem Polytropenexponenten n = 1 ,3 gerechnet 
werden kann. 

Es gilt somit 

pV ll3 = const, (111) 

wobei zu beachten ist, daß p nicht der mit dem Manometer gemessene 
Überdruck p u gegenüber der freien Atmosphäre, sondern der absolute 
Druck p aos = p u + 1 bar ist. 

Anderseits ist die Vorholerkraft 

F vo = p oü Q «11 2) 

bzw. Fvp = PpüQ 

mit den Überdrücken pq zu berechnen. 

Aus Gleichung (111) folgt für das Verhältnis des absoluten Enddruckes 
Pp zum absoluten Anfangsdruck p 0 

Pp/Po =(V 0 /Vp) 1 ' 3 (114) 



447 



oder mit V p = V 0 - Q ■ p 

Ein Druckverhältnis pp/p 0 = 1 ,5 wird erreicht, 

wenn v^fo* 1 ' 37 
oder V 0 * 3,7 Q ■ p. 

d. h. das Speichervolumen muß etwa das 3,7fache des beim Rücklauf 
verdrängten Flüssigkeitsvolumens betragen. 

Üblich ist ein Anfangsdruck p Q * 30 bis 70 bar. 

Die polytropische Erwärmung des Gases beim Rücklauf, die beim 
Vorlauf wieder zurückgeht, ist praktisch nicht von Bedeutung, da bei 
einem Druckverhältnis m < 2 die Temperatursteigerung AT < 60 K ist 



9.12. Grundsätzlicher Aufbau üblicher Rohrbremsen 

Bild 941 zeigt schematisch einige häufig vorkommende Bremsen- 
systeme 1 ). Grundsätzlich kann der nach Abschnitt 9.11.2 geforderte 
veränderliche Durchflußquerschnitt entweder durch Nuten veränder- 
licher Breite bzw. Tiefe (Bild 941a und c) oder durch einen Ringspalt 
mit veränderlichem Innen- bzw. Außendurchmesser (Bild 941b und d) 
erreicht werden. Bei Ausführung 941b entsteht der Ringspalt zwischen 
der hohlen Kolbenstange und einer feststehenden ,, Regelstange" 
veränderlichen Durchmessers. Die übliche Bezeichnung „Regelstange" 
widerspricht allerdings den heutigen Definitionen der Regeltechnik, da 
keine Regelung, sondern eine wegabhängige Steuerung vorliegt. Richtig 
wäre also die Bezeichnung „Steuerstange". 

Ausführung 941c wird bei Haubitzen mit großem Erhöhungsbereich 
angewendet, um im oberen Winkelbereich den Rücklaufweg zu 
verkürzen. Dadurch ist es möglich, die Feuerhöhe, d.h. die Höhe der 
Schildzapfen über dem Boden, zu beschränken. Die mit dem kürzeren 
Rücklaufweg verbundene Steigerung der Bremskraft ist tragbar, da im 
oberen Winkelbereich die Verhältnisse sowohl in bezug auf Stabilität 
des Geschützes als auch in bezug auf die Beanspruchung einzelner 
Lafettenteile günstiger sind. 



1 ) Vgl. auch 8.2.1.4, Rohrbremsen und Rohrvorholer. 



448 



a Zugebremse mit Vorlaufhemmdorn 




b Rohrbremse mit Regelstange und Vorlaufhemmdorn 



.Ringspall als DurcMluHquer schnitt 




d Konzentrische Rohrbremse 



Ringspalt als Dv.rcMlun9jr«schn<ti 

1 , 1 




Bild 941 . Schematischer Aufbau üblicher Rohrbremsen. 



Die Verkürzung des Rücklaufweges erfolgt bei diesem System, indem 
von einer bestimmten Erhöhung an die Regelstange selbsttätig so 
gedreht wird, daß die langen, auf der Regelstange befindlichen Nuten 
allmählich abgedeckt werden, so daß nur noch die kurzen Nuten in der 
Zylinderwand wirksam sind. 

Bei Ausführung 941 d ist der Bremszylinder konzentrisch um das 
Geschützrohr angeordnet. Ein am Rohr angebrachter Flansch wirkt als 
Kolben. 



449 



Die Ausführungen a) bis c) weisen einen Vor lauf hemmdorn auf, der im 
letzten Teil des Vorlaufs in eine flüssigkeitsgefüllte Bohrung eintaucht 
und eine Vorlauf bremskraft erzeugt. Die Drosselung in den für den 
Rücklauf berechneten Durchflußquerschnitten ist bei den verhältnis- 
mäßig niedrigen Vorlaufgeschwindigkeiten wenig wirksam. Soweit eine 
weitere Vorlaufbremsung erforderlich ist, kann diese entweder im 
hydropneumatischen Vorholer vorgesehen werden oder durch eine 
besondere Ventilanordnung in der Rohrbremse erzeugt werden. 

Für den Einbau einer Rohrbremse in die Lafette ist folgendes zu 
beachten: 

Grundsätzlich wird die gleiche hydraulische Bremskraft erzeugt, wenn 
man bei feststehendem Zylinder den Kolben zurücklaufen läßt oder bei 
feststehendem Kolben den Zylinder zurücklaufen läßt. 

Man unterscheidet also: 

Ausführung A: 

Zylinder an der Lafette (Wiege) befestigt, Kolbenstange mit dem Rohr 
zurücklaufend. 

Ausführung B: 

Kolbenstange an der Lafette befestigt, Zylinder mit dem Rohr 
zurücklaufend. 

Obwohl mit der Ausführung B eine erwünschte Vergrößerung der 
rücklaufenden Massen verbunden ist, wird im allgemeinen aus 
konstruktiven Gründen, insbesondere wegen des größeren Raumbedarfs 
eines rücklaufenden Zylinders, der Ausführung A der Vorzug gegeben. 



9.13.1. Entstehung eines Vakuums 

Durch das aus dem Bremszylinder austretende Kolbenstangenvolumen 
(s. Bild 941a bis c) entsteht am Ende des Rücklaufs in der gezeichneten 
Darstellung links vom Kolben ein Vakuum von der Größe 



Beim Vorlauf wird links vom Kolbe^nach einem Vorlaufweg x im Fall 
a (ohne Regelstange) der Raum x ~S , im Fall b (mit Regelstange) der 

Raum x(-^p> ausgefüllt. Das Vakuum links vom Kolben ist 

also beseitigt, wenn 



9.13. 



Einige besondere Probleme bei hydraulischen 
Bremsen 




(116) 



450 



x^=p-^_ (Falla) 

J^l-ljL, =p ü£Ü (Fallb) 



Ö2W. X (—^ - 

ist, d.h. nach einem Vorlaufweg 

x = p4i (Falla) (117) 

a i 

d' 

bzw. * = P d i _ ö i (Fall b). (118) 

Erst von diesem Augenblick an kann die l/or/at/foremsung durch die 
rückströmende Flüssigkeit wirksam werden. 

Der Rest des Vakuums, das erst bei Vor laufende restlos ausgefüllt ist, 
befindet sich nun rechts vom Kolben. Dadurch entstehen beim Vorlauf 
besondere Anforderungen an die Kolbenstangendichtung, da gegen 
einen inneren Flüssigkeitsüberdruck von rd. 200 bar unter Umständen 
leichter abzudichten ist als gegen einen äußeren flüssigkeitslosen 
Überdruck von 1 bar. 

Für die Berechnung der Bremskraft beim Rücklauf kann der Unterdruck 
von 1 bar auf der Kolbenrückseite vernachlässigt werden. 



9.13.2. Einfluß der Erwärmung 

Eine einfache Energiebetrachtung zeigt, daß am Ende des Rohrvorlaufs, 
wenn das Rohr zur Ruhe gekommen ist und die Vorholerkraft wieder 
auf die Vorspannkraft abgesunken ist, die gesamte kinetische 
Rücklaufenergie Er in Wärme umgewandelt sein muß. Ausgenommen 
davon ist lediglich der Energieanteil, der gegebenenfalls zum Spannen 
eines Verschlußbewegers oder eines Kraftspeichers für eine Ladeein- 
richtung verbraucht wird. 

Die Umsetzung der kinetischen Energie in Wärme erfolgt überwiegend 
in der Rohrbremse bei der Rücklauf- und Vorlaufbremsung. Nur ein 
kleiner Anteil wird durch die Gleitbahnreibung beim Rück- und Vorlauf 
und gegebenenfalls durch eine Vorlaufbremsung im Vorholer umge- 
setzt. Für eine Überschlagsrechnung kann näherungsweise die je Schuß 
in der Rohrbremse erzeugte Wärme 

E W * E Ro <s. Gleichung (43)) 
gesetzt werden. 



451 



Die zur Erwärmung der gesamten Rohrbremse um 1 K erforderliche 
Wärmeenergie in J ist 

w i = m St c St + m FI c Fi: (119) 

darin bedeutet 

mst das Gericht der Rohrbremse (ohne Flüssigkeit) in kg, 

c St die spezifische Wärme von Stahl (dem Hauptwerkstoff der 
Bremse) in kJ/kgK, 

mpi das Gewicht der Bremsflüssigkeit in kg, 

c F | die spezifische Wärme der Bremsflüssigkeit in kJ/kgK. 

Berücksichtigt man den Wärmeverlust durch Strahlung und Wärme- 
leitung erfahrungsgemäß durch den Faktor 0,9, so lautet die Gleichung 
für die Temperaturzunahme der Rohrbremse in K (Kelvin) je Schuß 

0,9 E w 

AT = (120) 

< m St c St + m FI c Fl' 
oder, wenn man vom Volumen V F | und der Dichte p F! der Bremsflüs- 
sigkeit ausgeht 

ME. (121) 

< m St c St + V FI PFI c FI ) 
Dabei kann eingesetzt werden: 
für Stahl c st = 0,48 kJ/kgK, 
für übliches 

Hydrauliköl c F| = 2,10 kJ/kgK, 

und p F | = 0,886 kg/dm 3 

oder p F ,-c F | = 1,86kJ/dm 3 K. 

Zur Berechnung der gesamten Temperaturzunahme bei größeren 
Schußfolgen ist die Abkühlung zwischen den einzelnen Schüssen zu 
berücksichtigen, die allerdings bei Kadenzen von mehreren Schuß je 
Minute verhältnismäßig gering ist. 

Eine für die Funktion der Rohrbremse bedeutsame Folge der 
Erwärmung ist die Volumenzunahme der Bremsflüssigkeit: 

AV F| = a F | -AT • V F , : (122) 

darin ist a F| der räumliche Ausdehnungskoeffizient der Brems- 
flüssigkeit 

und AT die gesamte Temperaturzunahme. 

452 



Für das übliche Hydrauliköl gilt 

a F , * 0,8 • 10' 3 K -1 . 
Da der räumliche Ausdehnungskoeffizient von Stahl nur 

a sx * 0,03- 1CT 3 K _1 

beträgt, ist die Volumen zu nähme des Bremszylinders für eine 
bestimmte Temperatur verschwindend gering gegenüber der Volumen- 
zunahme der Bremsflüssigkeit. Die Volumenzunahme AVfi füllt zum 
Teil das Vakuum auf, so daß die vorlaufende Kolbenstange nicht mehr 
genügend Platz findet, um bis in die Anfangslage vorzulaufen. Die Folge 
ist, daß das Rohr nach dem Schuß theoretisch um eine Strecke 

(c*Fi - ast) Vfi • AT 

TTd^/4 

zurückbleibt, wobei d 2 der Durchmesser der Kolbenstange ist. 

Das Zurückbleiben des Rohres kann bis zu einer gewissen Grenze 
dadurch verhindert werden, daß dem Flüssigkeitsvolumen ein kleines 
Luftvolumen beigegeben wird, das unter dem Einfluß der überschüssi- 
gen Vorholerkraft (vgl. Gleichung (108)) 

AF vo = F vo — G R (sin e + ju cos e) 

am Ende des Vorlaufs komprimiert wird. Dabei wird allerdings durch 
die zunehmende Erwärmung des Luftpolsters ein Gegendruck erzeugt, 
der oberhalb einer kritischen Grenze den Vorlauf wieder behindert. 
Eine unmittelbar der Bremsflüssigkeit beigegebene Luftblase hat auch 
den Nachteil, daß, selbst wenn sie sich ursprünglich während des 
Rücklaufs im drucklosen Teil des Zylinders befindet, bereits nach dem 
ersten Schuß infolge der kräftigen Durchwirbelung ein Flüssigkeits- 
Luft-Gemisch den gesamten Zylinder erfüllt, wodurch bei weiteren 
Schüssen der Bremskraftverlauf nachteilig verändert wird. 



I 




r f\ n * nL , 


I 




U U iif 




Bild 942. Rohrbremse mit F lüssigkeits-Ausgleichtopf (schematisch). 

Zuverlässig kann die Wärmeausdehnung der Bremsflüssigkeit durch 
einen federbelasteten Ausgleichtopf (Bild 942) aufgenommen werden. 



453 



9.13.3. Verhalten einer Luftblase im Druckraum einer 
Rohrbremse 



Die verhältnismäßig hohen Drücke von 200 bis 300 bar, die während des 
Rohrrücklaufs im Druckraum einer Rohrbremse auftreten, haben zur 
Folge, daß Luftblasen in der Bremsflüssigkeit bis weit über den 
Flammpunkt des Hydrauliköles, der bei 90° C liegt, erhitzt werden. Da 
die Druckerhöhung vom Atmosphärendruck auf den vollen Bremsdruck 
bereits zu Beginn des Rücklaufs, also sehr rasch, erfolgt, kann 
adiabatische Kompression des Luftvolumens angenommen werden. 

Für das Verhältnis der absoluten Temperatur nach und vor der 
Kompression gilt dann k ~ l 

T 2 /T 1 = (p 2 / Pl ) K 

und für das Verhältnis der Luftvolumen 

1 

V t /V 2 = (p 2 /p,) k , 
wobei für Luft k = 1 ,40 einzusetzen ist. 



Beispielsweise erhält man für eine Drucksteigerung von p, = 1 bar auf 
p ? = 200 bar 

T a /T t = 4,54, 

d. h. bei einer Anfangstemperatur von 20° C = 293 K eine Endtempera- 
tur von rd. 1060° C und ein Volumenverhältnis 

V,/V 2 =44,0, 

d.h., ein Anfangsvolumen von 100 cm 3 würde auf 2,3 cm 3 vermindert. 

Bei der erreichten Temperatur von rd. 1 060° C verbrennt mit Sicherheit 
der eingeschlossene Luftsauerstoff mit einer entsprechenden kleinen 
Menge Öl, wobei sich theoretisch ein Verbrennungsgasdruck von einigen 
hundert bar ergibt. 

Praktisch wird, solange das eingeschlossene Luftvolumen nur einige 
Prozent des gesamten Flüssigkeitsvolumens beträgt, der maximale 
Gasdruck stark reduziert durch den Umstand, daß bei steigendem 
Druck einerseits das im Bremszylinder befindliche Hydrauliköl kompri- 
miert wird und anderseits die Wandung des Bremszylinders sich dehnt, 
so daß eine erhebliche Expansion der verhältnismäßig kleinen Luftblase 
zustande kommt. 



454 



Ein weiterer Umstand, der dafür sorgt, daß die Druckerhöhungen im 
allgemeinen ungefährlich sind, ist der, daß die Verbrennung bereits bei 
verhältnismäßig niedrigen Drücken zu Beginn des Bremskraftanstieges 
einsetzt und vor Erreichen der vollen Bremskraft abgeschlossen ist. 
Infolgedessen kommt, wie Versuche gezeigt haben, im allgemeinen nur 
ein steilerer Anstieg des Bremskraftdiagrammes zustande, ohne daß eine 
den normalen Verlauf übersteigende Spitze auftritt. Die erwähnten 
Versuche wurden mit einer Bremse durchgeführt, aus der bis zu 10% 
der Bremsflüssigkeit abgelassen wurden. Natürlich tritt der beschriebene 
Verpuff ungsvorgang nur beim ersten Schuß auf, da bei den folgenden 
Schüssen die Gasblase keinen Sauerstoff mehr enthält. 



Literatur 

[1| Rausenberger, F.: Theorie der Rohrrücklaufgeschütze. Berlin 1939. 
[2| Hanert, L.: Geschütz und Schuß. Berlin 1940. 

[3| Füsgen, P.: Die Berechnung der Flüssigkeitsbremsen, insbesondere 
für Rohrrücklaufgeschütze. Wehrt. Monatsh. 1936, 2. Sonderh. 

(4| Prandtl/Oswatitsch/Wieghardt: Führer durch die Strömungslehre. 
Braunschweig 1969. 

|5| Oswatitsch, K.: Zwischenballistik. Deutsche Luft- u. Raumfahrt, 
Forschungsbericht 64 — 37 (1964). 

Ferner: 

Oerlikon-Taschenbuch. Zürich-Oerlikon 1956. 



455 



10. Geschütz- und Geschützt urm-Prüf stände 



1 0. 1 . Dynamische Geschützprüfstände 

Dynamische Geschützprüfstände sind Einrichtungen, mit denen Ge- 
schütze oder deren Baugruppen unter simulierten Schußbelastungen 
dynamisch geprüft werden können. Von besonderer Bedeutung ist die 
Simulation der Rückstoßkräfte durch pulverbetriebene dynamische 
Geschützprüfstände, deren Aufbau und Wirkungsweise nachstehend 
beschrieben sind. 

Die simulierten Rückstoßkräfte entsprechen darin sowohl der Größe als 
auch dem zeitlichen Verlauf nach den Verhältnissen beim echten 
Schuß. Der echte Schuß kann daher bei Versuchen meistens dann durch 
den simulierten Schuß ersetzt werden, wenn allein die Rückstoßwirkung 
auf die Rücklaufeinrichtungen und Lafetten untersucht werden soll. 

Bekanntlich wird beim echten Schuß über 90 % der Arbeit der 
Pulvergase für die Beschleunigung des Geschosses und der Pulvergase 
selbst verbraucht, während die rücklaufenden Massen des Geschützes 
nur einen kleinen Anteil der beim Schuß freigesetzten Energie 
aufnehmen. Deshalb ist beim simulierten Schuß zur Erzeugung des 
Rückstoßimpulses nur eine Ladung in der Größe von 5% der Ladung 
des echten Schusses erforderlich. 

Durch die Simulation des Rückstoßes werden die Kosten je Schuß auf 
etwa 1/10 der Kosten des echten Schusses gesenkt, so daß auch bei 
Dauerversuchen der Aufwand in tragbaren Grenzen bleibt. Die meß- 
baren Einsparungen werden erzielt durch den Wegfall der Geschosse, 
durch die bereits genannte Reduzierung der für den normalen Schuß 
erforderlichen Treibladung und durch die Verwendung billigerer Hülsen 
und Zünder. Darüber hinaus entfällt für das zu prüfende Geschütz der 
innere Rohrverschleiß. Schließlich werden weitere beträchtliche Ein- 
sparungen dadurch erzielt, daß die Versuche dank der Schalldämpf- 
einrichtung, mit der die Prüfstände ausgerüstet sind, auch außerhalb von 
Schießplätzen, in bewohnten Gegenden und insbesondere in Waffen- 
werkstätten durchgeführt werden können. 

Rheinmetall hat zwei Ausführungen von dynamischen Geschützprüf- 
ständen entwickelt, den ortsfesten Baugruppenprüfstand (Bild 1001) 
und den fahrbaren Geschützprüfstand (Bild 1002). 



10.1.1. Ortsfester Baugruppen prüf sta nd 

Beim ortsfesten Baugruppenprüfstand (Bild 1001), der insbesondere für 
die Erprobung — auch die Dauererprobung — von Geschützrücklauf- 
einrichtungen gedacht ist, wird anstelle eines Geschützrohres ein in 



456 



Gleitschienen geführtes, mit Teilmassen gefülltes Rohr als Ersatzmasse 
beaufschlagt. Die zu prüfenden Rohrbremsen und -vorholer sind mit 
ihren Zylindern an Konsolen des ortsfesten Gestells und mit ihren 
Kolbenstangen an Konsolen der Ersatzmasse befestigt. 

Kernstück des Prüfstandes ist der in einer Zusatzmasse eingebaute 
Impulsgeber, in dessen Zylinder durch Verbrennung einer Pulverladung 
von bereits genannter Größenordnung ein Gasdruck erzeugt wird, der 
über einen Kolben die lose an diesem anliegende Ersatzmasse stoßartig 
in Bewegung versetzt. Nach einer Wegstrecke, die etwa dem natürlichen 
Rücklaufweg während der Wirkzeit des Gasdruckes entspricht, hebt sich 
der Kolben des Impulsgebers von der rücklaufenden Ersatzmasse ab, so 
daß diese wie beim wirklichen Schuß nach Abklingen der Gaskraft 
weiter zurückläuft. 

Die Testobjekte (Bremse und Vorholer oder zwei Bremsen ohne 
Vorholer) bremsen die Ersatzmasse ab, wobei die auftretenden Brems- 
kräfte der Größe und dem zeitlichen Verlauf nach denjenigen am 
Geschütz beim echten Schuß entsprechen. 

Zusatzmasse mit Impulsgeber laufen auf Rädern in einer Schienen- 
bettung ebenfalls zurück, jedoch in der dem Rücklauf der Ersatzmasse 
entgegengesetzten Richtung. Dadurch wird vermieden, daß die mehrere 
tausend kN betragenden Gaskräfte das Fundament belasten. Auf dem 
etwa einen Meter betragenden Rücklaufweg wird die Zusatzmasse mit 
dem Impulsgeber durch eine hydraulische Bremse abgebremst und 
durch einen Vorholer wieder in die Ausgangslage zurückgefahren. 

Die Pulvergase im Impulsgeber strömen nach Beendigung des Arbeits- 
hubes in eine schalldämpfende Expansionskammer innerhalb der 
Zusatzmasse, wo sie sich auf einen geringen Druck entspannen; 
anschließend gelangen sie gedrosselt durch kleine Bohrungen ins Freie. 

Um die Rücklauf- und Vorholeinrichtungen auch unter extremen 
Temperaturverhältnissen prüfen zu können, kann der Prüfstand zusätz- 
lich mit Einrichtungen zur Simulation hoher und tiefer Temperaturen 
ausgestattet werden. Meßeinrichtungen für die zeitlichen Verläufe von 
Weg und Geschwindigkeit der Ersatzmasse vervollständigen das Gerät. 




1 Impulsgeber in der Zusatzmasse; 2 Ersatzmasse; 3 Test bremse (Test vor hol er); 
L Bremse und Vorholer der Zusatzmasse ; 5 Ortsfestes Gestell 



Bild 1001. Ortsfester dynamischer Baugruppenprüf stand. 



457 



10.1.2. Fahrbarer Geschütz prüf stand 



Der fahrbare dynamische Geschützprüfstand (Bild 1002), mit dem 
vollständige Feldgeschütze und Geschütze in Panzern und Selbstfahr- 
lafetten geprüft werden sollen, arbeitet grundsätzlich in der gleichen 
Weise wie der ortsfeste Prüfstand. Er kann jedoch als mobiles Prüfgerät 
auch außerhalb von Werkstätten, auf Schießplätzen oder in Bereit- 
stellungsräumen der Truppe eingesetzt werden. Anstelle der Ersatz- 
masse werden die rücklaufenden Massen des Geschützes durch einen 
Stoß auf die Mündung beaufschlagt. Das Geschütz wird in seiner freien 
Erdbewegung (Springen, Verrutschen) nicht behindert. 

Der auf zwei Doppelachsgestellen fahrbare Prüfstand wird vor das 
Geschützrohr gefahren und — bei größeren Leistungen — abgesetzt. 
Mittels der Hub- und Schwenkbühnen wird der Impulsgeber mit seinem 
Kolben achsgleich zum Anliegen an die Rohrmündung gebracht. Alle 
weiteren Funktionen entsprechen denen des ortsfesten dynamischen 
Baugruppenprüfstandes. An einem angebauten Meßsystem kann die 
Größe des abgegebenen Impulses nach dem Schuß sofort abgelesen 
werden. 




Bild 1002. Fahrbarer dynamischer Geschützprüf stand . 



10.2. Schlingerstände für Schiffsgeschütze und Feuer- 
leitanlagen 

Für die Entwicklung von Geschützen und Feuerleitanlagen für Schiffe 
werden Bewegungssimulatoren eingesetzt. 

Die Schiffsbewegungen, nämlich Schlingern, Stampfen und Gieren, 
werden in sogenannten Schlingerständen simuliert. Die Firma Rhein- 
metall hat bereits in den 20er Jahren zwei- und dreiachsige Schlinger- 
stände entwickelt und gebaut, die zur Erprobung von Marinegeschützen 
auf dem Schießplatz in Unterlüß, aber auch zur Schulung der 
Schiffsartilleristen bei der Marine dienten. 

Die Plattform dieser verhältnismäßig kleinen Stände wurde mittels eines 
Kurbeltriebes bewegt. Die Amplituden (bis ± 14° für das Schlingern und 
bis ± 8° für das Stampfen) wurden durch Verstellen des Kurbelradius, 
die Frequenz durch Regeln der Drehzahl des Antriebsmotors bestimmt. 

1963/64 hat Rheinmetall für die Erprobungsstelleder Bundesmarine in 
Eckernförde zwei Schlingerstände zur Erprobung von Marinegeschützen 



458 



und Feuerleitanlagen entwickelt, die auf der dafür von den Howaldts- 
werken gebauten Hubinsel „Barbara" aufgestellt sind (Bild 1003). Die 
Hubinsel ist mit einer Länge von rd. 50 m und einer Breite von 24 m ein 
kleiner, in sich abgeschlossener Schießplatz, der schwimmend in 
Position gebracht und dort auf seine acht Hubbeine abgesetzt wird. Die 
Verwendung einer mobilen Hubinsel hat den Vorteil, daß von ihr aus in 
absperrbare Seegebiete geschossen werden kann. 

Der große, zweiachsige Prüf stand für 50 t Last gestattet die Darstellung 
der Gier-Bewegungen um die Hochachse und der Schlinger- bzw. 
Stampf bewegungen um die Horizontalachse. Der kleine, dreiachsige 
Stand für 5 t Last gestattet eine gleichzeitige Bewegung von Gieren, 
Stampfen und Schlingern. Beide Stände können gekuppelt zweiachsig 
synchron betrieben werden. Die Antriebe der Achsen erfolgen über 
Gleichstrommotoren, die von einem elektrischen Analogrechner gesteu- 
ert werden. 

Die Bewegu ngsvorgänge werden durch eine sinusförmige Grundwelle 
und eine 1,7fach überlagerte Oberwelle dargestellt, so daß die Aus- 
wirkung jeder nur denkbaren Wellenbewegung nachgebildet werden 
kann. 

Die Amplituden betragen ± 25° für das Schlingern und ±15° für das 
Stampfen. Um die Hochachse beträgt die Amplitude ±15° für das 
Gieren bzw. ± 700° für das Schwenken. Die kürzeste Schwingungsdauer 
für die Grundwelle beträgt 3,5 Sekunden. 




Bild 1003. Hubinsel ..Barbara". 



459 



10.3. Ortsfeste Bewegungsplattform für Kampf panzer- 
türme 



Für die Simulation von Fahrzeugbewegungen ist im Gegensatz zu den 
verhältnismäßig langsamen, sinusartigen Drehbewegungen von Schiffen, 
die nur kleine Linearbeschleunigungen des Schwerpunktes hervorrufen, 
zu beachten, daß die Winkelbewegungen eines Fahrzeuges, insbesondere 
eines Panzers, ebenso wie die Linearbewegungen bei der Fahrt über 
unebenes Gelände weitaus unregelmäßiger, stoßartiger und hoch- 
frequenter sind. Der zeitliche Verlauf dieser in die Komponenten 
Rollen, Nicken und Gieren zu zerlegenden Bewegungen hängt außer von 
der Geländeart wesentlich von der Fahrzeugmasse, der Federung und 
der Stoßdämpfung, dem Anfahr- und Bremsverhalten, der Lenkung und 
schließlich vom Rückstoßimpuls beim Schuß ab. 

Als Prüfstand für die in modernen Kampfpanzern zum Ausgleich der 
Winkelbewegungen benutzten Kreiselstabilisierungseinrichtungen hat 
Rheinmetall 1 ^eine ortsfeste dreiachsige Bewegungsplattform entwickelt 
(Bild 1004). 




Bild 1004. Ortsfeste Bewegungsplattform für Kampfpanzertürme. 



1) Zulieferer waren die Firmen Honeywell für die Steuer- und regelungs- 
technischen Einrichtungen sowie J.P. Sauer & Sohn, Maschinenbau 
GmbH, Kiel, für den hydraulischenTeil. 



460 



Die Bewegungsplattform simuliert aufgrund elektronisch eingegebener 
Programme die Winkelbewegungen der Fahrzeugwanne um drei senk- 
recht zueinander stehende Achsen, deren Schnittpunkt zum aufge- 
setzten normalen und funktionsfähigen Panzerturm denselben Abstand 
hat wie das Drehzentrum beim Panzer selbst. 

Zwei ineinanderliegende Kardanringe sind auf einem erdfesten Gerüst so 
gelagert, daß sie die Winkelbewegungen um die Längs- und die 
Querachse nachbilden. Ein im inneren Kardanring gelagerter Drehring 
simuliert die Gierbewegungen des Panzers. Dieser Drehring trägt einen 
Zylindermantel, auf den die Originalwaffenanlage, also z.B. der Panzer- 
turm, aufgesetzt ist. Der Antrieb des Prüfstandes erfolgt hydraulisch. 

Es können überlagerte Schwingungen und stoßartige Bewegungen 
erzeugt werden, wie sie bei der Fahrt über ein mittelschweres Gelände 
auftreten. Außerdem lassen sich beliebige synthetische, d.h. erdachte 
Bewegungen innerhalb des Leistungsbereiches simulieren. 

Die Anlage wird überwiegend zur Erprobung von Stabilisierungsanlagen 
eingesetzt; es kann von ihr auch während der Bewegungen geschossen 
werden. 



10.4. Rücklauf meßstand 

Der von Rheinmetall entwickelte Rücklauf meßstand (Bild 1005) dient 
zur Bestimmung der Kennwerte von Mündungsbremsen, und zwar der 
Triebziffer \m, der Leistungsziffer üm und des Wirkungswertes t] M ' ). Zu 
diesem Zweck werden auf dem Meßstand die Rücklaufimpulse des zu 
prüfenden Rohres ohne und mit Mündungs bremse ermittelt. Dabei 
werden die bei einem normalen Geschütz auftretenden störenden 
Einflüsse von Reibungs-, Brems- und Vorholerkräften dadurch aus- 
geschaltet, daß das Geschützrohr auf einem Wagen des Rücklaufmeß- 
standes ungebremst zurücklaufen kann. 

Der Rücklauf meßstand besteht im wesentlichen aus einem fundament- 
festen Schienenbett und einem Rücklaufwagen, der auf kugelgelagerten 
Rädern und schwingungsfrei geführt auf den Schienen rollen kann. In 
diesen Wagen wird das Testrohr so eingespannt, daß es mit der Mündung 
(der Mündungsbremse) aus der Schutzblende herausragt. 

Beim Schuß läuft der Wagen mit dem Rohr zunächst frei zurück, bis er 
— nach der Beschleunigung durch den Schuß und nachdem die 
Rücklaufgeschwindigkeit gemessen ist — mit seinem elastischen Puffer- 
kopf gegen die im fundamentfesten Pufferbock liegende Pufferbremse 
anläuft. Die Pufferbremse ist mit einem Vorholer kombiniert, der ihre 



1) Näheres über Mündungsbremsen, die Kennwerte und deren Ermitt- 
lung siehe Abschnitte 8.1.3 und 9.7. 



461 



Kolbenstange nach beendeter Abbremsung des Rücklaufwagens wieder 
in die vordere Stellung ausfährt. 




Bild 1005. Rücklauf meßstand mit eingelagertem Rohr. 

Die zur Messung der Rücklaufgeschwindigkeit erforderlichen Meßgeräte 
sind unter dem Rücklaufwagen angebracht. 

Auf diesem Rücklauf meßstand lassen sich auch Knalldruckmessungen 
durchführen. 1 ) 



10.5. Prüf stände für Waffenanlagen 

Um komplette Waffenanlagen einschließlich automatischer Lade- 
einrichtungen unabhängig vom Gesamtgerät, z.B. einem Panzer, prüfen, 
erproben und abnehmen zu können, wurden von Rheinmetall 
Prüfst än de gebaut. 

Sie haben alle Anschlußstellen für die Waffenanlagen mit den Original- 
anschlußmaßen sowie die Aggregate für Drucköl, elektrische Energie 
bestimmter Spannung, Frequenz und Stromstärke sowie die benötigten 
Meßgeräte. 

Bei stabilisierten Anlagen sind auch die Relativbewegungen z.B. des 
Kanonenrohres gegenüber dem Turm während der Fahrt darstellbar. 

Bild 1006 zeigt den Prüfstand für die Waffenanlage einschließlich der 
automatischen Ladeeinrichtung eines Kampfpanzers. Mit dem Prüfstand 
können alle Funktionen der Waffenanlage sowie die fünf elektronischen 
Programme des Laders im Schuß erprobt werden (siehe auch 8.3.1 ). 

1) Vgl. 14.4.2. 



462 



Bild 1006. Prüfstand für die Waffenanlage und die vollautomatische 
Ladeeinrichtung eines Kampfpanzers. 



463 



11. Munition 



Munition ist der Sammelbegriff für alle Wurfkörper, die mit Hilfe von 
in irgendeiner Form aufgespeicherter und durch einen Auslösevor- 
gang freigesetzter Energie geworfen, geschleudert oder geschossen wer- 
den. 

Das Wort ist Anfang des 16. Jahrhunderts aus dem französischen 
„munition de guerre" für Kriegsbedarf entlehnt und auf Schießbedarf 
eingeengt worden. 

Zur Munition gehören also sowohl die aus Rohrwaffen im weitesten 
Sinne verschossenen Geschosse als auch die mit mechanischer oder 
Muskelkraft geschleuderten Handgranaten sowie die von Flugzeugen 
geworfenen Bomben. 

Eine Zwischenstellung nehmen die Raketen ein, bei denen die An- 
triebsenergie während einer mehr oder weniger langen Phase der Ge- 
samtflugzeit freigesetzt wird. Sie werden daher im Kapitel 12 gesondert 
behandelt. 

Das vorliegende Kapitel befaßt sich demnach ausschließlich mit der von 
Rohrwaffen verschossenen Munition. 



11.1. Munitionsaufbau 

Grundsätzlich gehören zu einer Munition das Geschoß und die Treibla- 
dung. Bei der aus Rohrwaffen verschossenen Munition unterscheidet 
man dementsprechend im wesentlichen zwischen Patronenmunition 
und getrennter Munition. 

Bei der aus Geschoß und Treibladungshülse bestehenden Patronen- 
munition ist das mit dem Geschoßzapfen in den Hülsenmund einge- 
steckte Geschoß mit der Hülse durch Preßsitz oder eine Einwürgung zu 
einer festen Einheit verbunden. Die Hülse enthält die Treibladung in 
Form von Schütt- oder Stangenpulver und trägt im Boden den Treib- 
ladungsanzünder; sie dient beim Schuß als Liderung, indem sie sich 
fest an die Wandung des Patronenlagers anlegt, so daß keine Verbren- 
nungsgase zum Verschluß hin austreten können (vgl. Abschnitt 11.3). 

Die Einheit von Geschoß und Ladung vereinfacht die Munitionszufüh- 
rung und ermöglicht dadurch eine weitgehende Automatisierung des 
Ladevorgangs und damit große Feuergeschwindigkeiten. Diese Vorteile 
müssen allerdings durch konstruktive Besonderheiten wie Auszieh- und 
Auswerfmechanismen für die leere Hülse erkauft werden. 

Patronenmunition wird daher bei allen Handfeuerwaffen und Maschi- 
nengewehren, bei automatischen Kanonen und bei Einzelschußwaffen 



464 



bis zu einem Kaliber von etwa 120 mm verwendet. Darüber hinaus sind 
„Patronen" wegen ihres Gewichtes und ihrer Abmessungen nicht mehr 
oder nur noch schwer zu handhaben. Möglicherweise kann jedoch die 
Kaliberbegrenzung durch neue Entwicklungen auf dem Gebiete ver- 
brennbarer Hülsen nach oben erweitert werden. 

Nachteilig bei Patronenmunition ist, daß während des Schießens das 
Landungsgewicht nicht variiert und damit die Ballistik nicht beeinflußt 
werden kann. 

Bei getrennter Munition werden die einzelnen Munitionskomponenten 
getrennt geladen, und zwar muß zunächst das Geschoß eingeführt und 
dabei so fest in das Rohr gedrückt („angesetzt") werden, daß es auch 
bei großer Rohrerhöhung nicht in den Ladungsraum zurückgleitet. 
Danach wird das in Beutel aus Kunstseidengewebe eingenähte Treibla- 
dungspulver eingebracht und der Treibladungsanzünder, auch Primer 
genannt, in den Verschluß eingesetzt. 

Die Treibladung ist im allgemeinen in einzelne Teilladungen unterteilt. 
So kennt man bei Haubitzen bis zu acht Teilladungen, während für Ka- 
nonen meist bis zu drei üblich sind. Die größte aus Teilladungen zusam- 
mengesetzte Ladung ist für die größte Schußweite bestimmt, kleinere 
Schußweiten erfordern entsprechend weniger Teilladungen. 

Im Abschnitt 11.4.4, Artilleriemunition, zeigt Bild 1 1 32 als Beispiel 
eine Schußeinheit für getrennte Munition. Die erreichbaren Schußwei- 
ten und die Schußweitenüberdeckung bei Verwendung von Teilladun- 
gen sind in Bild 1131 desselben Abschnittes dargestellt. 



11.2. Geschosse 

Der Ausdruck Geschoß stellt ganz allgemein einen Sammelbegriff für 
sämtliche Arten von Wurfkörpern dar. Geschosse mit Zünder und 
Sprengstoff werden häufig auch als Granaten bezeichnet. Eine strenge 
sprachliche Trennung hat sich aber auch im rein militärischen Sprachge- 
brauch nicht eingebürgert. 

In diesem Abschnitt wird ein Überblick über die Arten üblicher rohrver- 
schossener Geschosse gegeben und ihre Klassifizierung nach Wirkung, 
Einsatzart und speziellen Merkmalen (Sondergeschosse) vorgenommen. 

Im Abschnitt 11.4, Munitionsarten, werden weitere Darlegungen über 
Aufbau, Einsatzbedingungen und moderne Entwicklungstendenzen der 
Geschosse gebracht. 



465 



11.2.1. Geschosse für Handfeuerwaffen und Maschinen- 
gewehre 

Diese Geschosse mit einem Kaliber bis zu 15,24 mm (= 0,6 Zoll) 
sind je nach ihrem Verwendungszweck Weich kern- oder Stahl kernge- 
schosse. Sie bestehen aus dem Geschoßmantel aus tiefziehbarem Me- 
tall (Messing oder tombakplattiertem Flußstahl) und dem entspre- 
chenden Kern. 

Für normale Infanteriemunition (Gefechtsmunition) werden vorwie- 
gend Weichkerngeschosse mit einem Kern aus Hartblei verwandt 
(Bild 1101 a) 

Zur Bekämpfung leicht gepanzerter oder befestigter Ziele verwendet 
man Geschosse mit einem Stahlkern oder einem Hartkern aus Wolfram- 
karbid, die in eine Bleifüllung eingelegt sind (Bild 1 101 b). 

Gegen Flugzeuge werden Stahlkerngeschosse mit Leuchtspur oder mit 
einer Phosphormasse (zur Brandwirkung) eingesetzt (Bild 1101 c 
und d). 



Geschosse für Handfeuerwaffen und MG besitzen im allgemeinen kein 
besonderes Führungsband; der etwas überkalibrig gehaltene Geschoß- 
mantel preßt sich beim Eintritt in die Züge in diese ein und nimmt den 
Drall über der ganzen Führungslänge auf. 

Zur Befestigung in der Treibladungshülse sind die Geschosse mit einer 
Rille versehen, in die der Hülsenrand eingezogen wird. 

Zu den Geschossen für Handfeuerwaffen zählt strenggenommen auch 
die Gewehrgranate, die aber, da sie heute vorwiegend als Hohlladungs- 
geschoß zur Panzerbekämpfung verwendet wird, als flügelstabilisiertes 
Hohlladungsgeschoß unter 11.2.3.3.1 behandelt wird. 




d 



Bild 1101 



G eschosse für In fan teriepa tronen; 

a Weichkerngeschoß, b Stahl kerngeschoß, c Stahlkern- 
geschoß mit Leuchtspur, d Stahlkerngeschoß mit Phos- 
phor. 



466 



1 1 .2.2. Sprenggeschosse 



Sprenggeschosse für Maschinenkanonen und Artilleriemunition beste- 
hen allgemein aus der Geschoßhülle, der meist eingegossenen oder 
eingepreßten Sprengstoffüllung und dem Zünder (Bild 1 102). 



Bild 1102. 

Sprenggeschoß ( 1 05-mm-Sprenggranate). 




Infolge der Detonation der Sprengstoffüllung im Ziel oder in dessen 
Nähe zerlegt sich die Geschoßhülle in einzelne Splitter, die, durch die 
Detonationsschwaden beschleunigt, erhebliche Energie und damit Zer- 
störungswirkung besitzen 1 ^. 

Hinzu kommt eine von dem detonierenden Sprengstoff ausgehen- 
de Druckwelle, die unbefestigte oder leicht befestigte Ziele zerstört 
oder erheblich beschädigt (Gasschlagwirkung). Der Anteil des Spreng- 
stoffes am Geschoß wird danach bemessen, welche Wirkung im Ziel an- 
gestrebt wird. So besitzen Sprenggeschosse ein Massenverhältnis 
(Sprengstoffgewicht/Geschoßgewicht) von 0,1 bis 0,2, Minengranaten 
dagegen von 0,25 bis 0,35. 

Die Sprenggeschosse haben eine Hülle mit relativ dicker Wandstärke, 
die eine möglichst große Anzahl auch in der Tiefe wirksamer Splitter 
ergeben soll. Um zu erreichen, daß vorwiegend Splitter einer günstigen 
Größe entstehen, kann man die Geschoßhülle durch Einkerben oder 
neuerdings durch Elektronenstrahlen entsprechend vorbehandeln. Man 
spricht dann von Konstruktions- oder auch kurz von K-Splittern2) < 



1) Vgl. Explosivstoffe, 1.4.6. 2) Vgl. Explosivstoffe, 1.4.6.2. 



467 



Die stählerne Hülle wird nach verschiedenen Fertigungsverfahren her- 
gestellt; sie kann kalt gezogen, warm gepreßt oder gegossen werden. 
Bei kleinen Kalibern kann auch die spanabhebende Fertigung aus Voll- 
material wirtschaftlich sein. Die Streckgrenze der Hüllenwerkstoffe liegt 
zwischen 500 und 900 N/mm 2 . 

Sprenggeschosse besitzen im allgemeinen gute Flugeigenschaften und 
sind auch auf große Reichweiten mit hoher Treffgenauigkeit zu ver- 
schießen. 

Für die üblichen, drallstabilisierten und kalibergleichen Sprenggeschosse 
gelten etwa die folgenden Konstruktionsrichtlinien (Bild 1103): 



Geschoßgewicht mQ(kg) (13 - 15)d 3 (d = Kaliber in dm) 

Gesamtlänge L (mm) (4 ■•■ 6)d 

Ogival länge L 0 (mm) (2 — 3)d 

Führungslänge Lf (mm) (1,5 — 2)0 

Hecklänge L h (mm) «0,5d 

Ogivalradius R 0 (mm) (10 - 20)d 

Heckwinkel <p (5 ■■• 9)° 

Ogivaleinlaufwinkel a (3 5)° 



I 




Bild 1103. Sprenggeschoß, Konstruktionsmaße. 

Die Drallübertragung auf die Geschosse erfolgt durch ein oder mehrere 
Führungsbänder, über die ausführlicher unter 11.5.1, Der Drall und die 
Führungsbänder, berichtet wird. 

Der Sprengstoff wird meist von der Spitze her eingebracht. Anstelle des 
früher üblichen TNT (Trinitrotoluol) wird heute ein energiereicheres 
Gemisch aus TNT und Hexogen, meist im Verhältnis 40/60, teilweise 
auch 30/70, benutzt. 

Eine unmittelbare Berührung von Sprengstoff und Stahl kann zu 
Korrosionserscheinungen des Stahls führen. Um sie zu vermeiden, wird 
die Geschoßhülle innen mit einem chemisch neutralen Lack versehen. 
Dieser soll gleichzeitig eine gute Haftung zwischen Hülle und Spreng- 
stoff vermitteln, damit der Drall voll auf den Sprengstoff übertragen 
wird und dieser beim Abschuß infolge der Drehbeschleunigung inder 
Geschoßhülle nicht durchrutscht. 



468 



Zur Vermeidung von Rohrkrepierern, die zur Zerstörung der Waffe 
und zu einer tödlichen Gefährdung der Geschützbedienung führen kön- 
nen, muß die Abschußsicherheit der Sprenggeschosse auch geschoß- 
seitig gewährleistet sein. Um diese zu erhöhen, wird jede Geschoßhülle 
einschließlich des Geschoßbodens durch verschiedene Prüfverfahren 
(Magnetpulver- oder Ultraschallprüfung, Abdrücken u.a.) auf Rißbildun- 
gen und Gefügeungleichmäßigkeiten untersucht. 

Der Gefahr des Durchschlagens von Verbrennungsgasen durch den Ge- 
schoßboden wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet: Bei geschlos- 
senen Böden (vgl. Bild 1102) großkalibriger Geschosse wird außen auf 
den Boden meist noch ein Blech aufgeschweißt oder aufgewalzt; bei 
eingeschraubten Böden wird das Gewinde durch einen mit Blei ver- 
stemmten Kupferring zusätzlich abgedichtet oder durch eine mit Blei 
verstemmte Kupferscheibe ganz überdeckt. 

Ebenfalls zur Erhöhung der Abschußsicherheit dient die in das Mund- 
loch eingesetzte „Mundlochbüchse" (s. Bild 1132); sie soll verhindern, 
daß Sprengstoffteile, die sich beim Abschrauben der Füllvorrichtung 
oder beim Transport gelockert haben, beim Einschrauben des Zünders 
eingeklemmt werden. 

Auch die Sprengstoffüllungen werden Prüfungen mittels Röntgenstrah- 
len auf Lunker und Homogenität unterzogen. 

Der Zünder wird bei großkalibriger Artilleriemunition erst in der 
Feuerstellung auf das Geschoß geschraubt. Bei Munition für klein- und 
mittelkalibrige Automatenwaffen sowie für Panzerbordkanonen wird 
der Zünder bei der Munitionsfertigung möglichst fest und mittels einer 
Sicherung (z.B. Körnerschlag) mit dem Geschoß verbunden. Art und 
Funktion der Zünder, z.B. Aufschlag-, Zeit- oder Abstandzünder, sind 
entscheidend für die Wirkung der Sprenggranate im Ziel 1 ). 
Das Sprengbrandgeschoß entspricht im konstruktiven Aufbau und in 
der Wirkung dem Sprenggeschoß. Dem Sprengstoff ist ein Anteil (etwa 
30 bis 40 %) Aluminiumpulver beigemischt, durch das eine zusätzliche 
Entzündungs- und Brandwirkung im Ziel erreicht werden soll. Die Wirk- 
samkeit der Splitter wird dabei im gewissen Umfang reduziert. 

Das Minengeschoß ist speziell auf eine große Gasschlagwirkung ausge- 
legt. Es hat eine dünnwandige Geschoßhülle mit möglichst großem 
Sprengstoffinhalt; damit verringert sich allerdings seine Durchschlag- 
kraft und die Splitterwirkung. 

Minengeschosse werden vorzugsweise gegen Flugzeuge eingesetzt, wo 
der Gasschlag die Zerstörung der Zelle bewirken soll. Wegen des 
geringeren Geschoßgewichtes ist die Minengranate dem Sprenggeschoß 
in der Reichweite und der Flugzeit auf größere Schußentfernung und 
damit auch in der Treffgenauigkeit unterlegen. 



1) Vgl. Kap. 13, Zünder. 



469 



Zu den Sprenggeschossen sind auch die Granatwerfergeschosse zu 
zählen, die - flügelstabilisiert — aus Granatwerfern oder Mörsern 
verschossen werden. Da das einzelne Geschoß als vollständige Schuß- 
einheit zugleich Gefechtskopf und Treibladung umfaßt, sind Granat- 
werfergeschosse nicht hier unter „Geschosse", sondern im Abschnitt 
„Munitionsarten" unter 11.4.5, Granatwerfermunition (Mörsermuni- 
tion), ausführlich behandelt. 



1 1 .2.3. Panzerbrechende Geschosse 

Panzerbrechende Geschosse sollen gepanzerte Ziele durchdringen und 
hinter der Panzerung wirken. 

Man unterscheidet im wesentlichen Wuchtgeschosse, Hohlladungs- 
geschosse, Quetschkopfgeschosse und Geschosse für konische Rohre. 



11.2.3.1. Kalibergleiche Wuchtgeschosse 1 ) 

Reine Wuchtgeschosse, also Geschosse, die keinen Sprengstoff enthal- 
ten, wirken im Ziel nur durch ihre /rinetische Energie, weswegen sie 
auch „KE-Geschosse" genannt werden. Nach dem Durchschlag der 
Panzerung bilden sie auf der Ausschußseite einen Kegel aus Fragmenten 
des Geschoß- und Zielmaterials, welche aufgrund ihrer großen Restener- 
gie und hohen Temperatur Zerstörungen im Kampfraum bewirken 
sollen. 



Bild 1104. Panzervollgeschoß. 




1 ) Über die Durchschlagleistung von Panzergeschossen s. 1 1 .4.3.1. 



470 



Ein kalibergleiches Wuchtgeschoß ist das Panzervollgeschoß (Bild 
1104). Es besteht aus einer hochwertigen, oberflächengehärteten, im 
Kern jedoch zähen Stahllegierung. Der für flache Auftreffwinkel meist 
an sich stumpfe Wirkteilkörper erhält zur Verringerung des Luftwider- 
standes eine ballistische Haube aufgesetzt. Aufgrund des großen Ge- 
wichtes haben diese Geschosse gute Flugeigenschaften und geringe 
Geschwindigkeitsverluste, jedoch auch geringe Anfangsgeschwindig- 
keiten (700 bis 900 m/s). 

Das in Bild 1105 dargestellte Hartkerngeschoß bildet bereits eine 
Zwischenstufe zu den modernen unterkalibrigen Panzergeschossen 
(s. 11.2.3.2, Treibkäfiggeschosse). Der Wirkkörper, ein Hartmetallkern 
aus Wolframkarbid, besitzt eine sehr hohe Dichte und Härte. Er hat 
einen Durchmesser von etwa 30 bis 40 % des Rohrkalibers und ist in 
einer Hülle aus Leichtmetall eingebettet. 

Das Geschoß ist verhältnismäßig leicht und erreicht deswegen hohe 
Mündungsgeschwindigkeiten. Das geringe Verhältnis von Geschoßmasse 
zu Geschoßquerschnitt wirkt sich außenballistisch jedoch ungünstig aus, 
der Geschwindigkeitsverlust und damit das Panzerdurchschlagvermögen 
nehmen daher bei großen Schußentfernungen rapide ab. 



Die Panzersprenggranate (Bild 1106), ein im Zweiten Weltkrieg weit 
verbreitetes Geschoß, kann ebenfalls zu den Wuchtgeschossen gerechnet 
werden, da das eigentliche Durchschlagen der Panzerung durch die 
kinetische Energie des Geschosses bewirkt wird. Es enthält nur eine 
relativ kleine Sprengladung, die über einen Bodenzünder initiiert wird 
und erst nach dem Durchschlagen der Panzerung detonieren soll. Der 
Stahlkörper ist an der Spitze auf 60 bis 65 HRC (Härte nach Rockwell) 
gehärtet. Meist ist vo'r dem Stahlkörper noch eine Kappe aus Stahl 
aufgesetzt, um die Durchschlagleistung bei flachen Auftreffwinkeln zu 
verbessern. Eine ballistische Haube sorgt für eine außenballistisch 




Bild 1 1 05. Hartkerngeschoß. 



Bild 1 1 06. Panzersprenggranate. 



471 



günstige Form. Trotz der guten Wirkung im Ziel wird auch dieses Ge- 
schoß wegen des zu hohen Gewichtes und deswegen zu geringer Mün- 
dungsgeschwindigkeit aus modernen Bordkanonen nicht mehr ver- 
schossen. 

1 1 .2.3.2. Unterkalibrige Wuchtgeschosse (Treibkäfiggeschosse) 



Unterkalibrige Geschosse haben, wie der Name sagt, einen Geschoß- 
durchmesser, der kleiner als der des Rohres ist, aus dem sie verschossen 
werden (Bild 1107). Sie bedürfen also einer Führung von Rohrkaliber- 
größe, die gleichzeitig zur Übertragung der beschleunigenden Gaskräfte 
auf das Geschoß dient. Unterkalibrig ist also in Wirklichkeit nur das 
von der Führung während des Abschusses getragene Geschoß. Nach 
dem Verlassen des Rohres fällt die Führung vom Geschoß ab, das dann 
allein weiterfliegt. 

Das Prinzip der Leistungssteigerung, die mit unterkalibrigen Geschossen 
erreicht wird, besteht darin, daß — auf das fto/jrkaliber bezogen — das 
relativ leichte Geschoß bei geringer Querschnittsbelastung (Verhältnis 
von Geschoßmasse zu seinem Querschnitt) eine hohe Anfangsgeschwin- 
digkeit erhält und daß es nach dem Verlassen des Rohres — also auf den 
jetzt kleineren F/c/ydurch messe r bezogen — relativ schwer ist, d.h. eine 
große Querschnittsbelastung erfährt, die einen geringen Geschwindig- 
keitsabfall bedeutet. 



Unterkalibrige Panzergeschosse sind moderne Hochleistungsgeschosse, 
die die Forderung nach hohen Anfangsgeschwindigkeiten, hohen Durch- 
schlagsleistungen sowie rasanten Flugbahnen und großen Reichweiten 
erfüllen. 



Bild 1107. 



4^ 



0 

PC RS 



/In 



km 



A 



\ 



Unterkalibrige Panzergeschosse (TK-Geschosse); 

a mit Treibkäfig, b mit Treibscheibe und Stützring, 

c mit Treibkolben, d mit Treibring. 



472 



Nachteilig sind die nach dem Verlassen des Rohres abfliegenden Teile 
der Führungselemente, da diese die eigene Truppe beim Überschießen 
gefährden. 

Die Führungen werden je nach ihrer Konstruktion als Treibkäfig, Treib- 
spiegel, Treibkolben, Treibscheiben, Treibring o.a. bezeichnet. Einge- 
führt hat sich die Bezeichnung Treibkäfiggeschoß (TK-Geschoß), die 
den früher üblichen Namen Treibsp/e^e/geschoß abgelöst hat. 

Bild 1107 zeigt schematisch einige Ausführungen von Treib- und 
Führungselementen, und zwar in Fig. a einen Treibkäfig, in Fig.b ein 
Geschoß mit Treibscheibe (Treibspiegel) und einem Stütz- oder Füh- 
rungsring, in Fig. c einen Treibkolben und in Fig. d einen Treibring. Die 
Anordnungen a und b sind drallstabilisiert, die Anordnungen c und d 
verwenden flügelstabilisierte Geschosse. 

Die Führungselemente sollen möglichst leicht sein, um einmal dem Be- 
schleunigungsvorgang im Rohr keine zu hohe Masse entgegenzusetzen 
und zum andern den Ablösevorgang nicht durch zu große Trägheit zu 
hemmen. 

Bild 1108 zeigt den konstruktiven Aufbau eines modernen drallstabili- 
sierten Treibkäfiggeschosses. Der Treibkäfigboden besteht aus einer 
hochfesten Aluminiumlegierung, der Treibkäfig selbst aus einer Magne- 
siumlegierung; bei kleinen Kalibern werden für die Treibkäfigteile zu- 
weilen auch Kunststoffe verwendet. Das Führungsband wie auch das 
vordere Gleitband bestehen oft aus Kunststoff. Beim Abschuß reißt der 
Treibkäfig infolge der Trägheitskräfte der Stützsegmente an der Soll- 
bruchstelle durch; die Stützsegmente setzen sich um das Maß des Spal- 
tes a zurück und wandern infolge der Konizität der Geschoßspitze radial 




473 



nach außen, wodurch sie eine gute Zentrierung des Geschosses bewir- 
ken. Nach dem Verlassen des Rohres geben die (meist dreiteilig ausge- 
bildeten) Stützelemente das Geschoß frei, das sich dann infolge der 
Luftkräfte aus dem restlichen Käfigtopf löst. 

Bild 1109 stellt einen von Rheinmetall entwickelten Treibring für ein 
flügelstabilisiertes KE-Geschoß (APDSFS)'), ein „Pfeilgeschoß" dar. 



Der Treibring ,st der Länge nach dreigete.lt. sein Ablösen nach dem 
Verlassen des Rohres wird durch die Luftkräfte bewirkt 2 », i 



11.2.3.3. Hohlladungsgeschosse 

Hohlladungsgeschosse (HL-Geschosse) erzielen ihre panzerbrechende 
Wirkung mit Hilfe des sog. Hohlladungseffektes 3 ). Die durch die Schwa- 
den des detonierenden Sprengstoffes zu einem Strahl verformte Metall- 
einlage vermag infolge ihrer außerordentlich hohen Strahlgeschwindig- 
keit dicke Panzerungen zu durchdringen. 



1) APDSFS = armor Piercing discarding sabot fin stabilized, panzerbre- 
chendes Treibkäfiggeschoß, tlügelstabilisiert. 

2) Die ebenfalls zu den unterkalibrigen Geschossen zu zählenden Pfeil- 
geschosse sind unter 1 1.2.4 behandelt. 

3) Eine ausführliche Behandlung des Themas Hohlladungen ist im Kap. 
Explosivstoffe unter 1.4.6.3 gegeben. 






Bild 1109. 




474 



Eine meist relativ dünnwandige Geschoßhülle aus Stahl enthält die ge- 
gossene oder eingepreßte Sprengladung mit der kegeligen Einlage aus 
leicht verformbarem Material. Die Einleitung der Detonation erfolgt 
von hinten über einen heute fast ausschließlich verwendeten elektri- 
schen Bodenzünder. Die Geschoßspitze aus Leichtmetall ist oft so aus- 
gebildet, daß sie beim Aufprall infolge ihrer Deformation eine Zünd- 
spannung kurzschließt oder durch ein piezoelektrisches Element eine 
Spannung erzeugt 1 K 

Ein charakteristisches Merkmal der Hohlladungsgeschosse ist die lange, 
hohle Geschoßspitze. Sie wird benötigt, um zu gewährleisten, daß sich 
der Hohlladungsstrahl ausbildet, bevor die eigentliche Ladung auf der 
Panzerung auftreffen und zerschellen kann. Moderne Hohlladungsge- 
schosse mit spitzkegeliger Kupfereinlage (Kegelwinkel 60 bis 70°) 
durchdringen Panzerungen, deren Dicke mehr als das Fünffache des 
Einlagedurchmessers beträgt. Mit sehr genau gefertigten Hohlladungen 
läßt sich eine weitere Steigerung der Durchschlagsleistung erreichen. 

Die Strahlgeschwindigkeit ist mindestens um den Faktor 10 größer als 
die Geschoßgeschwindigkeit. Das macht Hohlladungsgeschosse im Ge- 
gensatz zu Wuchtgeschossen in ihrer Wirkung nahezu unabhängig von 
der Anfangsgeschwindigkeit und der Schußweite. Beide Größen beein- 
flussen lediglich die Flugzeit und damit die Treffgenauigkeit. 

Bei rotierenden Hohlladungen (drallstabilisierter HL-Geschosse) nimmt 
die Durchschlagsleistung mit wachsender Drehzahl sehr schnell ab. Die 
bei der Geschoßrotation entstehenden Tangentialgeschwindigkeiten 
überlagern sich mit den bei der Einlageverformung auftretenden Radial- 
geschwindigkeiten; dadurch wird die Ausbildung des Hohlladungs- 
strahles stark gestört. So verringert sich die Durchschlagsleistung bei 
einer Umfangsgeschwindigkeit von 20 m/s auf 50 %, bei 60 m/s sogar 
auf 20 %. Bei Drehzahlen, wie sie für drallstabilisierte Geschosse not- 
wendig sind, ist die Eindringtiefe der Spitzkegel-Hohlladung nahezu be- 
deutungslos. Aus diesem Grunde ist die Mehrzahl der Hohlladungsge- 
schosse nicht drall-, sondern fVü^e/stabilisiert. 

Es gibt jedoch auch drallstabilisierte HL-Geschosse, bei denen durch be- 
sondere konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen erreicht 
wird, daß der durch Drall verursachte Verlust an Durchschlagsleistung 
ganz oder zumindest teilweise vermieden wird (s. 11.2.3.3.2, Drallstabi- 
lisierte Hohlladungsgeschosse). 



11.2.3.3.1. Flügelstabilisierte Hohlladungsgeschosse 

Hierzu sei zunächst einiges über die Leitwerk- oder Flügelstabilisierung 
von Geschossen gesagt. 



1) Vgl. Kap. 13, Zünder, insb. Bilder 1312 und 1304. 



475 



Flügelstabilisierte Geschosse besitzen am Heck Leitwerke, die aufgrund 
der aerodynamischen Umströmung Luftkräfte und damit Gegenmomen- 
te erzeugen, sobald das Geschoß durch Störeinflüsse aus seiner norma- 
len Fluglage ausgelenkt wird. Um die Bildung solcher stabilisierenden 
Luftkraftmomente zu erreichen, ist es erforderlich, daß der Angriffs- 
punkt aller aerodynamischen Luftkräfte hinter dem Schwerpunkt liegt. 

Die Leitwerkstabilisierung bei Geschossen empfiehlt sich grundsätzlich, 
wenn die Geschoßlänge mehr als das.6fache des Flugkalibers beträgt. 
Die Geschosse sind dann durch Drall nur noch schlecht oder bei we- 
sentlich größeren Längen gar nicht mehr zu stabilisieren, da die not- 
wendigen Drehzahlen zu einer zu starken Beanspruchung der Geschosse 
und der Züge im Rohr führen. Leitwerke waren noch bis Ende des 
Zweiten Weltkrieges fast nur Raketen oder Wurfgranaten geringer Ab- 
sen ußbeanspruchung vorbehalten. Eine Ausnahme bildeten die Pfeilge- 
schosse 1 ). 

Bessere Fertigungstechnologien und Materialeigenschaften, tiefere 
Kenntnisse des aerodynamischen Verhaltens und nicht zuletzt wach- 
sende Anforderungen an die ballistische Leistung und Wirksamkeit mo- 
derner Panzergeschosse läßt Leitwerksanordnungen seit Jahren zuneh- 
mend an Bedeutung gewinnen. 

Im folgenden werden einige Ausführungen von Hohlladungsgeschossen 
mit Leitwerksstabilisierung beschrieben. 

Ein am Heck eines Geschosses angebrachtes Leitwerk entfaltet seine 
aerodynamische Wirkung, wenn es weitgehend in der ungestörten 
Luftströmung liegt. Es sollte daher möglichst über den Geschoßdurch- 
messer herausragen. 

Das ist der Fall bei den bereits unter 11.2.3.2 behandelten unterkali- 
brigen Geschossen c und d des Bildes 1107 sowie bei Geschossen mit 
Klappleitwerken, deren Flügel nach Verlassen des Rohres auf Überka- 
liberweite aufklappen. 

Bild 1110 a zeigt ein solches Geschoß mit Klappleitwerk, dessen Flügel 
sich durch vorgespannte Federn oder durch den Druck einer Gas- 
kammer aufspreizen. Das Aufklappen der Flügel muß schnell und ab- 
solut gleichmäßig erfolgen, da sonst mit großen Abgangsfehlern zu rech- 
nen ist. Das Leitwerk besitzt eine gute aerodynamische Wirksamkeit, je- 
doch reagiert es, da es beim Abschuß im Bereich der Treibladungsgase 
liegt, empfindlich auf hohe Abschußbelastungen, weswegen es für 
Panzerkanonen hoher Leistung nicht verwendbar ist. Ferner ist die Ver- 
wendung von Mündungsbremsen bei Geschossen mit Klappleitwerk 
problematisch. 



1) Siehe 11.2.4. 
476 




Bild 1110. Leitwerksanordnungen bei flügelstabilisierten 
HL-Geschossen; 

a Klappleitwerk, b kalibergleiches Leitwerk, c kalibe 
gleiches stranggepreßtes Alu-Leitwerk, d unterkalibriges 
Leitwerk mit Treibkäfig. 

Mit besonderen Maßnahmen läßt sich eine ausreichende Geschoßstabili- 
sierung auch mit einer kalibergleichen Leitwerksanordnung erreichen. 
Dazu müssen die Flügel jedoch sehr weit hinter dem Wirkteil liegen und 
mit ihm über einen dünnen Schaft verbunden sein (Bild 1110 b). Da 
hierbei der Geschoßschwerpunkt sehr weit nach vorn rückt, bewirkt 
diese Leitwerksanordnung bei zwar geringer aerodynamischer Wirksam- 
keit über den langen Hebelarm eine noch ausreichende Stabilisierung. 
Diese Konstruktion verlangt sehr lange Geschosse und vermindert bei 
Patronenmunition den Ladungsraum. Außerdem ist wegen des Leit- 
werks nur ein relativ geringer Höchstgasdruck (2000 bis 2500 bar) mög- 
lich. 



477 



Der hohle Leitwerksschaft enthält die Treibladungsanfeuerung, die 
durch die Bohrungen hindurch wirkt. Nachteilig ist die etwas umständ- 
liche Fertigung wegen der in der Treibladungshülse anzuordnenden 
Leitschienen, die erforderlich sind, um das kalibergleiche Leitwerk 
unbeschädigt aus der flaschenförmigen Treibladungshülse heraus in den 
gezogenen Teil des Rohres einzuführen. 

Auch Geschosse mit kürzerem kalibergleichem Leitwerk lassen sich 
flügelstabilisieren, wenn z.B. am Geschoßkopf Rillen oder Stirnflächen 
vorgesehen werden, durch die eine Zirkularströmung hervorgerufen 
wird, die einen Druckausgleich verursacht; das destabilisierende Luft- 
kraftmoment am Geschoßkopf wird dadurch herabgesetzt. 

Bild 1110 c zeigt ein solches, für Panzerbordkanonen bestimmtes 
HL-Geschoß mit kalibergleichem Leitwerk. Es ist aus den vorgenannten 
Gründen mit einer Stirnfläche an der Geschoßhaube versehen, die in 
einen „Schnorchel" ausläuft, der unter Wahrung des für die Hohlla- 
dungsentwicklung notwendigen Abstandes die Zündung einleitet. Das 
kurze robuste Leitwerk aus stranggepreßtem Aluminium erlaubt hohe 
Gasdrücke {bis über 5000 bar), die große Mündungsgeschwindigkeiten 
ermöglichen. Infolge der widerstandsmäßig ungünstigen Geschoßform 
ist der Geschwindigkeitsabfall jedoch sehr hoch. 



Bild 1110 d stellt ein von Rheinmetall entworfenes unterkalibriges 
HL-Geschoß mit Treibkäfig dar. Das kurze Leitwerk hat gegenüber dem 
Rohr geringes Unterkaliber, gegenüber dem Gefechtskopf jedoch Über- 
kaliber. Es erlaubt infolge seiner kurzen robusten Ausführung sehr hohe 
Gasdrücke und ergibt infolgedessen hohe Mündungsgeschwindigkeiten; 
darüber hinaus hat das Geschoß eine günstige außenballistische Form; 
beides zusammen führt zu kurzen Flugzeiten und damit zu erhöhten 
Treffwahrscheinlichkeiten. Als Nachteil — von der möglichen Eigenge- 
fährdung durch abfliegende Treibkäfigteile abgesehen — muß die wegen 
des gegenüber kalibergleichen Geschossen kleineren Sprengstoff inhalts 
und Einlagedurchmessers geringere Durchschlagsleistung in Kauf ge- 
nommen werden. 

Die Geschosse nach Bild 1110b und c können auch aus Panzerkanonen 
mit normalem Drall und normalem Zugprofil verschossen werden. Sie 
haben deshalb anstelle eines festen Führungsbandes ein durchrutschen- 
des Dichtungsband aus Kunststoff. 

Zu den flügelstabilisierten HL-Geschossen zählt auch die Gewehrgra- 
nate, die als überkalibriges Aufsteckgeschoß vom Infanteriegewehr ver- 
schossen wird (Bild 1 1 1 1 ). Sie läßt ziemlich jede Form eines Leitwerkes 
zu. Das gegenüber einem Infanteriegeschoß erheblich größere Geschoß- 
gewicht läßt nur eine geringe Anfangsgeschwindigkeit zu, so daß nur 
Reichweiten bis zu 250 m erzielt werden. 



478 




U ■ ' 

Bild 1111. Auf Infanteriegewehr aufgesteckte Gewehrgranate. 

1 1.2.3.3.2. Drallstabilisierte Hohlladungsgeschosse 

Die Notwendigkeit, Geschosse mit spitzkegeligem Hohlladungswirkteil 
flügelstabilisiert zu verschießen, führt in jedem Fall zu einem großen 
Aufwand in der Geschoßkonstruktion und bei der Auslegung der 
Patrone. Es werden daher Anstrengungen gemacht, das Hohlladungs- 
prinzip auch bei drallstabilisierten Geschossen zu verwenden. An diesen 
Entwicklungen wird noch gearbeitet. 

Man begann mit einem drallverschossenen Hohlladungsgeschoß mit 
Spitzkegeleinlage, bei dem die eigentliche Ladung gegenüber der Ge- 
schoßhülle so abgestützt ist, daß der Drall gar nicht oder nur teilweise 
auf die Ladung übertragen wird. 

Das „G-Geschoß" (nach dem Erfinder GESSNER) besteht aus zwei Hül- 
len, die gegeneinander über Kugellager drehbar gelagert sind. Die äußere 
Geschoßhülle nimmt den vollen Drall auf und bewirkt die Stabilisierung 
des Geschosses. Die innere Hülle enthält die Hohlladung mit Einlage 
und ist mit der Geschoßspitze verbunden, die aufgrund ihres Reibungs- 
widerstandes oder mittels kleiner Leitschaufeln einen leichten Anfangs- 
drall, der trotz der drehbaren Lagerung auftritt, kompensiert. Dieses 
Geschoß besitzt praktisch die Wirkung rotationsfreier Hohlladungen, ist 
jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig und auf kleine Kaliber, 
deren Abschußbeschleunigungen bis zu 50000 g reichen, kaum an- 
wendbar. 



479 



Mit Hilfe sog. Flachkegel-Hohlladungen ist aber auch die Konstruktion 
drallstabilisierter Hohlladungsgeschosse mit fester (nicht drehbarer) Ein- 
lage möglich. Ihre Durchschlagsleistungen erreichen zwar nicht die 
Werte der drallfreien Spitzkegelversionen, aber von einer mittleren, 
kaliberabhängigen Kampfentfernung an sind sie durchaus mit den 
Durchschlagsleistungen unterkalibriger Wuchtgeschosse vergleichbar. 

Diese Hohlladungsausführung 1 ) besteht aus einer Einlage mit einem Ke- 
gel von 130 bis 140° Öffnungswinkel und einer von innen nach außen 
variierten Wandstärke. Diese Einlage aus leicht verformbarem Material 
wird durch die Detonation zu einem Projektil verformt, das mit einer 
Geschwindigkeit von 4500 bis 1700 m/s (von Projektilspitze bis -ende 
gemessen) erhebliches Durchschlagsvermögen besitzt. 

Mit dieser Ladungsanordnung lassen sich Panzerdurchschlagsleistungen 
von maximal 3,5 Einlagedurchmesser erreichen; der Drallverlust ist da- 
bei vergleichsweise gering. 

Den Aufbau eines drallstabilisierten Flachkegel-Hohlladungsgeschosses 
zeigt Bild 1112. Er entspricht bis auf die Auslegung der Einlage im 
wesentlichen der Spitzkegelversion. Oft wird vor der Einlage eine me- 
tallische Düse angeordnet, die eine Leistungsverbesserung bei Rotation 
bewirkt. 





Spnengstoff- 
füllung 



Uber trog ungs- 
ladung 



Bild 1112. 



- Elektrischer 
Bodenzunder 



Drallstabilisiertes Flachkegel-Hohlladungsgeschoß. 



1) Vgl. Explosivstoffe, 1.4.6.3, Bild 124. 



480 



Bemerkenswert ist die verhältnismäßig große Wandstärke der Geschoß- 
hülle, die primär vorgesehen wird, um der Einlage eine gute seitliche 
Verdämmung zu geben; sie führt darüber hinaus jedoch auch zu wir- 
kungsvollen Splittern, so daß ein Flachkegel-Hohlladungsgeschoß ne- 
ben der panzerbrechenden auch eine gute Splitterwirkung besitzt, die 
die Verwendung als „Mehrzweckgeschoß" ermöglicht. 



1 1 .2.3.4. Quetsch köpf geschosse 

Die Wirkung eines Quetsch köpf geschosses beruht darauf, daß bei der 
Detonation der Sprengstoffüllung auf der Panzerung eine intensive 
Stoßwelle in die letztere eingeleitet wird, bei deren Reflexion an der 
inneren Oberfläche sich Teile des Panzermaterials (Fladen) ablösen und 
in den Kampfraum fliegen. 

Das Geschoß (Bild 1113) besteht aus einer dünnwandigen Geschoß- 
hülle mit stark abgerundeter Spitze und einer Ladung aus plastisch ver- 
formbarem hochbrisantem Sprengstoff, z.B. Nitropenta mit großem 
Wachsanteil. Die Zündung erfolgt verzögert vom Bodenzünder aus. 




Bild 1113. Quetschkopfgeschoß (HESH-TJ. 

Beim Auftreffen auf ein gepanzertes Ziel bietet die Hülle nur geringen 
Verformungswiderstand; der plastische Sprengstoff wird durch die Auf- 
treffwucht fest an die Panzerung gedrückt und legt sich bis zur verzö- 
gerten Zündung fladenartig an. Die auf der Innenseite der Panzerung 



481 



abplatzenden Teile haben eine beträchtliche Energie und geschoßartige 
Wirkung. Darüber hinaus führen die von der Detonation hervorgerufe- 
nen Erschütterungen im getroffenen Panzer häufig noch zum Los- 
reißen von Halterungen und zur Beschädigung stoßempfindlicher Teile. 

Nachteilig an dieser Geschoßart ist die relativ geringe Mündungsge- 
schwindigkeit, da sie aufgrund ihrer dünnen Hüllenkonstruktion beim 
Abschuß nicht zu stark beansprucht werden darf. Die üblichen Anfangs- 
geschwindigkeiten liegen um 700 bis 800 m/s. 

Die hohe, sehr brisante Sprengstoffmenge macht das Quetschkopf- 
geschoß auch als Sprenggeschoß mit großer Gasschlagwirkung verwend- 
bar. 



1 1 .2.3.5. Flanschgeschosse für konische Rohre 

Flanschgeschosse für konische Geschützrohre (Bild 1114) besitzen 
flanschförmige Elemente — daher ihre Bezeichnung — , die die Geschoß- 
führung in einem konischen Rohr gewährleisten. 

Konische Geschützrohre kamen erstmals im Zweiten Weltkrieg zum Ein- 
satz, obwohl sie bereits 1905/1907 von Karl PUFF (Patente aus dem Jah- 
re 1903) und 1929 erneut von H. GERLICH vorgeschlagen wurden 1 ). 

Das konische Rohr dient ähnlich wie das Treibspiegelprinzip zur Dar- 
stellung hoher Geschoßanfangsgeschwindigkeiten. Beim konischen oder, 
wie es im damaligen Schrifttum auch genannt wurde, dem kegelig ge- 
bohrten Rohr nimmt der Rohrdurchmesser vom Patronenlager zur 
Mündung hin ab. 

Das Geschoß hat stulpenartige Führungsflansche am Heck und am vor- 
deren Geschoßmantel, die die Geschoßführung beim anfänglich größe- 
ren Rohrdurchmesser und die Abdichtung gegenüber den Pulvergasen 
übernehmen. Zuweilen ist der vordere Flansch durch fingerhutförmige 
Noppen ersetzt (Bild 1114 b). Flansche und Noppen verformen sich 
beim Durchgang durch das Rohr und passen sich dem abnehmenden 
Kaliber bis auf den Enddurchmesser des Rohres an, bis sie schließlich 
ganz am Geschoßkörper anliegen. 

Das eigentliche, — bezogen auf das Ausgangskaliber — relativ leichte, 
praktisch unterkalibrige Geschoß erfährt im Bereich des hohen Gas- 
druckes infolge seiner geringen Masse im Verhältnis zum Querschnitt 
eine große Beschleunigung. Die kontinuierliche Querschnittsverringe- 



1) Vgl. NEUFELDT, H.: Hochleistungswaffen mit konischen Rohren 
für die Deutsche Wehrmacht im Zweiten Weltkrieg. 
Wehrt. Mh. 64 (1967) Nr. 4, S. 144, Nr. 5/6, S. 226. 



482 



rung beim Durchgang durch das Rohr führt dann zu einer außenballi 
stisch günstigen Querschnittsbelastung. 




Bild 1114. Flanschgeschosse für konische Rohre; 

a Hartkerngeschoß mit Flanschen, 

b Sprenggranate mit Stauchnoppen und Heckflansch. 

Das aus einem konischen Rohr verschossene Geschoß besitzt gegenüber 
einem Treibkäfiggeschoß den Vorteil, daß keine abfliegenden teile vor 
der Mündung auftreten; außerdem ist sein Aufbau einfacher. Die 
Leistung der Treibkäfigausführungen wird jedoch bei gleichem Nenn- 
kaliber normalerweise nicht erreicht werden können; ferner ist der er- 
höhte Verschleiß der Rohre und ihre aufwendige Fertigung ein nach- 
teiliger Faktor. 



1 1 .2.4. Pfeilgeschosse 

Pfeilgeschosse sind Artilleriegeschosse mit einer gegenüber dem Durch- 
messer extrem großen Länge (l/d = 10 bis 20). Sie sind in der Regel 
als Unterkalibergeschosse ausgeführt, jedoch sind auch kalibergleiche 
Arten bekannt. Beide Arten sind grundsätzlich flügelstabilisiert. 

Ihre Bauweise gestattet im Verhältnis zum Rohrkaliber sehr geringe 
Geschoßgewichte und hohe Anfangsgeschwindigkeiten; die großen 
Baulängen ergeben ein optimales Querschnittsverhältnis und damit ge- 
ringe Geschwindigkeitsverluste. 

Unterkalibrige Pfeilgeschosse sind schon mit Flugdurchmessern bis 
herunter zu etwa 20 bis 25% des Rohrdurchmessers verwirklicht 
worden; man nennt solche Geschosse dann auch ,, Nadelgeschosse". 

Nachstehend werden mit dem Röchlinggeschoß und dem Peenemünder 
Pfeilgeschoß zwei Entwicklungen aus der Zeit des Zweiten Weltkrieges 
beschrieben und anschließend wird auf eine moderne Entwicklung, das 
Rheinmetall -Ferngeschoß, eingegangen. 



483 



1 1 .2.4. 1 . Das Röchlinggeschoß 



Die Firma Röchling, Völklingen (Saar), hat im Zweiten Weltkrieg 
erstmalig Pfeilgeschosse für den Überschallgeschwindigkeitsbereich prak- 
tisch verwirklicht. Kennzeichen der Röchlinggeschosse waren die 
„Wickel flössen" oder das „Wickelleitwerk". Die Wickelflossen bestan- 
den aus elastischen Stahlblechen, die um den hinteren Teil des Ge- 
schosses herumgewickelt waren. Beim Transport und beim Schuß, d.h. 
beim Durchgang durch das Geschützrohr, wurden die Flossen durch 
eine Hülse zusammengehalten; deshalb konnten die Geschosse aus ge- 
zogenen Rohren verschossen werden. Nach dem Verlassen der Mündung 
wurde die Hülse nach hinten abgestreift, so daß sich die Flossen zu 
einem echten Überkaliberleitwerk aufrichten konnten. 

Röchlinggeschosse, kurz Rö-Geschosse genannt, wurden in den verschie- 
densten Kalibern und für die verschiedensten Verwendungszwecke aus- 
geführt, und zwar als unterkalibrige und als kalibergleiche Geschosse. 
Außergewöhnliche Bedeutung erlangten sie wegen ihrer sehr großen 
Durchschlagskraft vor allem als Betongranaten. 

Bild 1115a zeigt ein unterkalibriges Röchlinggeschoß mit Treibscheibe 
und Zentrierring (Stützring), Bild 1115 b eine kalibergleiche Ausfüh- 
rung. Die Tabelle 1101 enthält die Hauptdaten zweier unterkalibriger 
Röchlinggeschosse. 




Bild 1115. Röchlinggeschosse; 

a unterkalibrig, b kalibergleich. 

484 



Tabelle 1 101 . Hauptdaten zweier unterkalibriger Röchlinggeschosse. 



Waffe 


Geschoß- 


Geschoß- 


Geschoß- 


Eindring- 




kaliber 


lange 


gewicht 


tiefe in 










Mergelboden 




(cm) 


(m) 


(kg) 


(m) 


2 1 -cm-Mörser 


12 


2,2 


180 


60 


35-cm-Mörser 


22 


3,6 


1000 


über 100 



1 1 .2.4.2. Das Peenemünder Pfeilgeschoß 

Wesentliche Entwicklungsarbeiten an Pfeilgeschossen wurden während 
des Zweiten Weitkrieges in Peenemünde geleistet. Hier wurden Pfeilge- 
schosse für die verschiedensten Kaliber entwickelt, z.B. für die K 5 
(28 cm), die K 3 (24 cm) und die schwere Feldhaubitze (15 cm). 
Das Bild 1116 zeigt ein Peenemünder Pfeilgeschoß für das Ferngeschütz 
K 5 im Ladezustand und im Flugzustand (ohne Treibscheibe und Füh- 
rungsring). Die bei diesem Geschütz erreichten Daten des Pfeilgeschosses 
sind in der Tabelle 1102 den Daten einer 28-cm-Normalgranate gegen- 
übergestellt. 




I ™ ' 

£/7cM116. Peenemünder Pfeilgeschoß für das Ferngeschütz K 5; 

oben Geschoß im Ladezustand, unten Geschoß im Flug- 
zustand. 

Tabelle 1 102. Geschoßdaten des Ferngeschützes K 5. 





Normalgranate 


Peenemünder 
Pfeilgeschoß 




(28-cm-Granate 35) 


(1 7-cm-Treib- 
spiegelgeschoß) 


Geschoßgewicht im Rohr 


255 kg 


275 kg 


Geschoßgewicht im Flug 


255 kg 


250 kg 


Gewicht der Treib- 






spiegelteile 




25 kg 


Mündu ngsgesch windigkeit 


1 120 m/s 


1 1 35 m/s 


Max. Schußweite 


60 km 


90 km 


Geschwindigkeit im Ziel 


535 m/s 


850 m/s 


(bei max. Schußweite) 







485 



Die in Peenemünde entwickelten Geschosse sollten sowohl für glatte als 
auch für gezogene Rohre geeignet sein. Es kann hier nicht gesagt wer 
den, wieweit die anfänglichen Schwierigkeiten beim Schießen aus ge- 
zogenen Rohren (große Streuungen, wahrscheinlich infolge unterschied- 
licher Drallaufnahme) noch behoben werden konnten. 

In den USA werden heute nach dem Peenemünder Prinzip Pfeilgeschosse 
als Sonden zur Erforschung der Atmosphäre in große Höhen geschossen. 
Zu diesem Zweck wurden alte Geschützrohre, u.a. Schiffsgeschützrohre 
bis zu einem Kaliber von 16 Zoll (= 406 mm), glattgebohrt; teilweise 
wurden diese Rohre noch durch Vorsatzstücke verlängert, um besonders 
hohe Mündungsgeschwindigkeiten zu erreichen. Mit einer derart herge- 
richteten 16-Zoll-Kanone wurden die in der Tabelle 1 103 angegebenen 
Leistungen erreicht. 



Tabelle 1103. Leistungen einer 16-Zoll-Kanone mit Peenemünder Pfeil- 
geschossen. 



Rohrdurchmesser 


406 mm 


Rohrlänge 


36,5 m 


Rohrlänge 


90 Kai. 


Gewicht des Rohres 


200 t 


Geschoßgewicht, vollst. 


186 kg 


Geschoßgewicht im Flug 


84 kg = 45 % | des gesamten 


Treibspiegel gewicht 


102 kg = 55 % \ Geschoß 


Treibladung 


445 kg = 240% ' gewichtes 


Max. Gasdruck 


3300 bar 


Mündungsgeschwind igkeit 


1855 m/s 


Mündungsgeschw indigkeit 


1900 m/s (bei evakuiertem Rohr) 


Schußhöhe 1 bei nahezu 


131000 m 


Schußhöhe ] senkr. Schuß 


143000 m (bei evakuiertem Rohr) 



11.2.4.3. Das Rheinmetall-Ferngeschoß 

Das Prinzip der Peenemünder Pfeilgeschosse ist in den 60er Jahren von 
Rheinmetall wieder aufgegriffen worden. Es wurde ein unterkalibriges, 
flügelstabilisiertes Langgeschoß für ein Rohrkaliber von 155 mm ent- 
wickelt, das unter dem Namen Rheinmetall-Ferngeschoß bekannt ist. 

Bild 1116a zeigt das Geschoß im Ladezustand, d. h. mit Treibscheibe 
und Stützring. 

Die kalibergleiche Treibscheibe ermöglicht die Übernahme der Ansetz- 
kräfte und die Verwendung von Standardtreibladungen. Nach dem Ver- 
lassen der Mündung löst sie sich selbsttätig vom Geschoß. 



486 




Bild 1 1 16a. Rheinmetall-Ferngeschoß im Ladezustand. 

Der Stützring zur Führung des Geschosses während seines Durchgangs 
durch das Rohr besteht aus mehreren Segmenten, die im Ladezustand 
durch ein Gleitband zusammengehalten werden. Nach dem Verlassen 
des Rohres reißt das Gleitband infolge der Luftanströmung an den Soll- 
bruchstellen, so daß sich die Segmente vom Geschoß lösen und abflie- 
gen. 

Zur Stabilisierung des Fluges ist am Geschoßheck ein kalibergleiches 
festes Leitwerk angebracht. 

Das Rheinmetall-Ferngeschoß kann sowohl aus glatten als auch aus ge- 
zogenen Rohren verschossen werden, und zwar, wie Versuche ergaben, 
mit guten Treffbildergebnissen. Die erreichten Schußweiten übertrafen 
diejenigen von Standardsprenggeschossen um rd. 30%. 

11.2.5. Überkalibergeschosse 

Darunter versteht man Geschosse, die einen größeren, in einigen Fällen 
einen etwa 10fach größeren Durchmesser haben als das Rohr, mit dem 
sie verschossen werden. Dadurch können große Gefechtsköpfe mit Hilfe 
kleiner Rohrwaffen ins Ziel gebracht werden. Da die Anfangsgeschwin- 
digkeit solcher Geschosse und damit auch ihre Reichweite aber äußerst 
gering sind, spielen überkalibrige Geschosse heute nur noch eine unter- 
geordnete Rolle. 

Ein Überkalibergeschoß ist z.B. die in Bild 1111 dargestellte Gewehr- 
granate, die als flügelstabilisiertes Hohlladungsgeschoß vom Infanterie- 
gewehr verschossen wird. 

Ein anderes Überkalibergeschoß ist das „Stielgeschoß" (Bild 11 17), das 
ebenfalls von einem Infanteriegewehr verschossen wird. Sein Gefechts- 
kopf, eine Gewehrgranate, ist meist fest mit einem rohrkalibergleichen 
Schaft verbunden, der von vorn in das Waffenrohr eingeführt wird. 




Bild 1117. Stielgeschoß (Gewehrgranate). 



487 



Beim Überkalibergeschoß nach Bild 1118 wird das Prinzip des „umge- 
kehrten Geschützes" verwandt: Das flügelstabilisierte Geschoß, eine 
Wurfgranate, ist als Rohr ausgebildet, das über ein Abschußrohr oder 
einen Abschußstempel gestülpt wird. 




Bild 1118. Wurfgranate 16 auf dem Granatenwerfer. 



1 1 .2.6. Nachbeschleunigte Geschosse 

Nachbeschleunigte Geschosse besitzen im Geschoßheck einen Raketen- 
motor, der nach Verlassen des Rohres gezündet wird und das Geschoß 
weiter antreibt. Es handelt sich im Prinzip also um rohrverschossene 
Raketen. 

Mit Hilfe dieser Anordnung läßt sich zweierlei erreichen: Einmal lassen 
sich bei bestehenden Rohrwaffen Leistungssteigerungen, d.h. größere 
Schußweiten oder kürzere Flugzeiten und damit rasantere Flugbahnen 
erzielen. Ein Beispiel dafür ist das 1 55-mm-R AP-Geschoß (Bild 1119) 
mit einer Reichweitensteigerung gegenüber dem Sprenggeschoß von 
mehr als 20 %. 

Zum anderen lassen sich bestimmte, für ein Geschoß festgelegte ballisti- 
sche Forderungen mit einem Rohrwaffensystem realisieren, das infolge 
der niedrigeren notwendigen Abschußbeanspruchung unterdimensio- 
niert werden kann und somit kleinere Abmessungen und weniger Ge- 
wicht aufweist. Ein Beispiel dafür sind infanteristische Einmann-Panzer- 
abwehrwaffen, von denen eine große wirksame Kampfentfernung, hohe 
Treffgenauigkeit und damit eine rasante Flugbahn bei geringem Waffen- 
gewicht und kleinen Abmessungen gefordert werden. 



488 




Nachbeschleunigte Geschosse können drallstabilisiert oder flügelstabili- 
siert verschossen werden. Hinter dem Gefechtskopf, der meist eine 
Sprengladung oder Hohlladung zur Panzerbekämpfung trägt, ist der 
Festtreibstoff-Raketenmotor angeordnet, der über einen Verzögerungs- 
satz durch die Pulvergase der Rohrtreibladung gezündet wird, wenn 
das Geschoß das Rohr verlassen hat (Bild 1119). 

Je nach Schubleistung der Nachbeschleunigungstriebwerke unterteilt 
man diese in sog. Booster oder Marschtriebwerke. Ein Booster erzeugt 
kurzzeitig einen hohen Schub, der das Geschoß von seiner Mündungs- 
geschwindigkeit auf eine wesentlich höhere Brennschlußgeschwindigkeit 
beschleunigt. Ein Marschtriebwerk dagegen ist so ausgelegt, daß sein 
Schub den Luftwiderstand gerade auskompensiert, so daß während der 
Brennzeit die Fluggeschwindigkeit nahezu gleich der Mündungsge- 
schwindigkeit bleibt. Die Brennzeit eines Marschtriebwerkes ist bei 
gleichen Abmessungen wesentlich länger als die eines Boosters, da der 
Treibstoffverbrauch je Zeiteinheit entsprechend der Schubleistung ge- 
ringer ist. Für Einzelheiten zu der Auslegung von Raketentriebwerken 
siehe Kap. 12, Raketen. 

Rohrverschossene nachbeschleunigte Geschosse besitzen gegenüber Ra- 
keten verschiedene Vorteile: 



Die Mündungsgeschwindigkeit ist wesentlich höher (meist 10fach und 
mehr) als die Abgangsgeschwindigkeit von einem Startgestell. Damit 



489 



entfällt in hohem Maße die Störanfälligkeit durch Querwinde, wie sie 
bei der Rakete gegeben ist. 

Die Auslegung der Geschosse mit einem Marschtriebwerk macht sie 
aerodynamisch querwindunempfindlich, wenn der Schub genau den 
Luftwiderstand kompensiert. 

Flugbahnabweichungen durch auf Fertigungsungenauigkeiten basieren- 
de Schubvektorfehler lassen sich durch den im Rohr übertragenen Drall 
auf besonders einfache Weise verhindern. 

Die Geschosse können kürzer und verhältnismäßig leicht gebaut werden, 
da der wesentliche Anteil der Fluggeschwindigkeit im Rohr erzeugt 
wird, d.h. durch eine nicht mitzuführende Treibladung. 



11.2.7. Trägergeschosse 

Hierunter werden Geschosse verstanden, die ein oder mehrere Gefechts- 
köpfe oder sonstige Wirkteile über eine weite Strecke in das Zielgebiet 
tragen und dort mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausstoßen. Trä- 
gergeschosse kommen zum Einsatz, wenn es gilt, größere Flächen wir- 
kungsvoll zu bekämpfen, ohne den genauen Standort eines oder meh- 
rerer Ziele zu kennen, oder wenn infolge zu großer Schußentfernung 
ein Ziel nicht mehr im Punktfeuer, d.h. mit ausreichender Treffsicher- 
heit, bekämpft werden kann. 

Die ausgestoßenen Wirkteile können dabei verschiedene Aufgaben er- 
füllen; sie können gegen weiche Ziele wirken oder Gefechtsköpfe zur 
Bekämpfung gepanzerter Ziele enthalten. 

Eine weitere Einsatzmöglichkeit für Trägergeschosse besteht darin, über 
große Entfernungen Wirkteile für Sonderaufgaben (Leuchtkörper, Ne- 
belbüchsen usw.) zu transportieren. Außerdem ist es möglich, mit Hilfe 
derartiger Trägergeschosse aus der Tiefe ein bestimmtes Gebiet mit Mi- 
nen zu belegen, um so Aufmarsch- und Ruckzugbewegungen des Geg- 
ners zu stören. 

Die Wirkteile werden entweder nach hinten oder radial aus der Träger- 
hülle ausgestoßen. Je nach der Ausstoßrichtung ist die Ausstoßladung 
im Kopf oder im Zentrum des Trägergeschosses untergebracht; sie wird 
über einen Zeit- oder Bodenabstandszünder gezündet. Der Drall des Ge- 
samtgeschosses sowie gegebenenfalls ein Nacheinanderausstoßen ver- 
schiedener Wirkteillagen begünstigen die Verteilung der Wirkteile auf 
eine größere Fläche im Zielgebiet. 



490 



1 1 .2.8. Sondergeschosse 



Unter Sondergeschossen werden hier Geschosse verstanden, die nicht 
eigentliche Gefechtsaufgaben erfüllen, sondern dazu Hilfestellung lei- 
sten. Hierzu gehören Signalgeschosse, wie Rauch- und Zielmarkierungs- 
geschosse, Nebelgeschosse und Leuchtgeschosse. 

Als Weiterentwicklung solcher Geschosse sind die Minenstreugeschosse 
zu nennen (s. S. 493). 

Bei den Signal- und Nebelgeschossen wird ein farbiger Rauchsatz oder 
ein Nebelsatz' ) entweder beim Ausstoß auf der Flugbahn (Bild 1120a) 
oder beim Bodenaufschlag {Bild 1120b) zum Zünden gebracht, der die 
erforderliche Rauch- oder Nebelschwadenbildung hervorruft. 




491 



Von Leuchtgeschossen sind in den Bildern 1121a und 1121b zwei ver- 
schiedene Ausführungen dargestellt. Die Artillerie verwendet normaler- 
weise ein Leuchtgeschoß mit Fallschirm (Bild 1 121a). Der Leuchtsatz 
wird in einer relativ großen Höhe durch eine Ausstoßladung nach hinten 
ausgestoßen; er beleuchtet während des Niederschwebens am Fallschirm 
das Gefechtsfeld von oben. 

Ein eigens für den Panzerkampf, d.h. für die Ausleuchtung kleiner Ziele 
von Rheinmetall entwickeltes Leuchtgeschoß ist in Bild 1 121b darge- 
stellt. Das Geschoß wird hinter das Ziel geschossen, wobei der Leucht- 
satz in geringer Höhe (50 bis 100 m) ausgestoßen wird und rasch zu 
Boden fällt. Infolge einer verzögerten Anzündung brennt er erst am 
Boden und läßt das Ziel als Silhouette gegenüber dem erhellten Hinter- 
grund erscheinen, während die eigene Feuerstellung von der Ausleuch- 
tung nicht erfaßt wird. 

Wegen Einzelheiten zu den Leuchtsätzen wird auf das Kap. Explosiv- 
stoffe, 1 .5.1 , verwiesen. / _U V 




foging 

Bild 1121a. Bild 1121b. 

Leuchtgeschoß mit Fallschirm. Leuchtgeschoß ohne Fallschirm. 



492 



Bei den Minenstreugeschossen unterscheidet man im wesentlichen zwei 
Arten, und zwar einmal Geschosse, ö\e aktiv wirkende Minen enthalten 
(z. B. H L-Bomblettes), und zum andern Geschosse mit passiv wirkenden 
Minen (sog. Lauermunition). 

Bei den aktiv wirkenden Minenstreugeschossen werden solche Minen 
auf der Flugbahn ausgestoßen, die bei direktem Auftreffen auf das Ziel 
zur Wirkung kommen. Die passiv wirkenden Minen belegen nach dem 
Ausstoß aus der Geschoßhülle ein Vorfeld und sprechen erst beim Über 
fahren durch Fahrzeuge oder dgl. an. 

Die Tendenz geht dahin, Minen zu streuen, die sowohl aktiv als auch 
passiv wirken 

Bild 1 1 21c zeigt ein Minenstreugeschoß. 




Bild 1121c Minenstreugeschoß. 



493 



1 1.3. Die Treibladungshülse 



Ein wichtiger Bestandteil der Patronenmunition ist neben dem Geschoß 
die Treibladungs- oder Patronenhülse. Sie hat zwei wesentliche Funk- 
tionen: Einmal stellt sie eine stabile Verbindung von Ladung und Ge- 
schoß zu einer ladefähigen Einheit dar und zum andern soll sie die Ab- 
dichtung zwischen Ladungsraum und Verschluß gegen die Verbren- 
nungsgase sicherstellen. 

Damit ergibt sich eine Reihe von Forderungen an die Treibladungs- 
hülse. 

Eng tolerierte Abmessungen sind notwendig, um die Ladefähigkeit der 
Patrone zu gewährleisten und ihren genauen Sitz im Ladungsraum fest- 
zulegen. Dieser genaue Sitz ist u.a. wichtig für das gleichmäßige An- 
schlagen des Schlagbolzens auf das Zündhütchen. 

Die Treibladungshülse muß der Beanspruchung durch den hohen Gas- 
druck standhalten. Sie muß genügend Elastizität besitzen, um unter 
Einwirkung des hohen Druckes gut abzudichten (zu lidern), darf jedoch 
später beim Ausziehen nicht klemmen. 

Das Gewicht der Hülse soll möglichst gering sein. 

Die Treibladungshülse muß korrosionsbeständig gegen das Treibladungs- 
pulver sein. 

Der Hülsenmund muß gut verformbar sein, um eine gleichmäßig feste 
Verbindung zwischen Geschoß und Hülse durch Einwürgen zu gewähr- 
leisten. 

Bild 11 22 zeigt die gebräuchlichsten Formen von Patronenhülsen, die 
Bundhülse und die Hülse mit Anlage an der Schulter. 



Bild 1122. 



Treibladungs- (Patronen -) Hü Isen; 

a Bundhülse, b Hü Ise m it Anlage an der Schu Iter. 



494 



Die Bundhülse (Fig. a) gewährleistet den genauen Sitz der Patrone im 
Ladungsraum durch die Bundanlage. Der vorstehende Bund erschwert 
allerdings etwas die Führung der Patrone; außerdem erfährt die Patrone 
bei der Anlage des Bundes an die Stirnfläche des Patronenlagers einen 
harten Stoß. 

Bei der Treibladungshülse nach Fig. b wird der genaue Sitz durch die 
Anlage an der Schulter (Pfeil) bestimmt. Zuweilen differiert der Anlage- 
winkel von Patronenlager und Hülsenschulter etwas, so daß sich die 
Hülse beim Zuführen der Patrone an dieser Stelle etwas plastisch ver- 
formen und damit den Zuführstoß abfangen kann. 

Bei der Entwicklung von Patronenmunition verwendete man zunächst 
Treibladungshülsen aus Messing. Dieser Werkstoff war für das Herstellen 
der Hülse durch Tiefziehen besonders geeignet und bewirkte durch gute 
mechanische Eigenschaften (Elastizitätsmodul) eine gute Rückfederung 
nach dem Abschuß, die ein Klemmen verhinderte. Wegen des vergleichs- 
weise hohen Preises von Messing und der begrenzten Rohstoffbasis ist 
man später auf Stahlhülsen übergegangen, die heute für Automatenmu- 
nition vorwiegend verwendet werden. 

Als weiterer Entwicklungsschritt ist die breitere Verwendung von Alu- 
miniumlegierungen als Hülsenwerkstoff auch bei Hochleistungsmunition 
anzusehen. 



11.3.1. Fertigung von Treibladungshülsen 

Entsprechend der Bedeutung der Treibladungshülsen als wichtiges Ele- 
ment der Patronenmunition erfordert ihre Fabrikation einen verhältnis- 
mäßig großen technischen Aufwand und ein Höchstmaß an Präzision. 

Um in etwa einen anschaulichen Überblick davon zu vermitteln, wird 
nachstehend die Fertigung einer 20-mm-Stahf hülse anhand des Bildes 
1 1 23 verfolgt. Die Randziffern des Textes stimmen mit denen der Zeich- 
nung überein. 

Als Ausgangswerkstoff dient ein aluminiumberühigter, warmgewalzter, 
in der Stange angelieferter Stahl mit einer Zugfestigkeit von etwa 
440 N/mm 2 und einer Dehnung 6 5 1 ) von über 30 %. 

1 Das angelieferte Stangenmaterial wird auf die für den Fertigungs- 
prozeß notwendige Länge abgesägt und in Trommeln entgratet. 



1) 6 5 ist die Bruchdehnung für einen Probestab mit einer Meßlänge 
vom fünffachen Durchmesser. 



495 





H EST 

■ lad»»« 



Bild 1 1 23. Fertigung einer 20-mm- Treibladungshülse aus Stahl. 
496 



2 Die Nebenfertigungsvorgänge 2.1 bis 2.5, nämlich Waschen, Glü- 
hen, Beizen, Bondern und Fetten, wiederholen sich vor jeder 
weiteren Kaltverformung. 

2.1 Das Waschen der nach jeder Bearbeitungsstufe anfallenden Stücke 
in alkalischen Bädern verhindert eine Geruchs- und Rauchbelästi- 
gung beim anschließenden Glühen. 

2.2 Beim Glühen unterscheidet man fünf verschiedene Glühprozesse: 

Das anfänqjiche Normalglühen der abgesägten Ausgangsstücke 
bei rd. 850 soll die vom Walzvorgang herrührenden Festigkeits- 
schwankungen und die unterschiedlichen Gefugeausbildungen be- 
seitigen. 

Das Rekristallisationsglühen bei rd. 950° beseitigt die durch die 
jeweilige Verformung entstandene Kaltverfestigung und bringt 
das Material in die Ausgangsfestigkeit zurück. 

Der unterschiedliche Verformungsgrad und die unterschiedlichen 
Wandstärken nach den einzelnen Verformungsvorgängen erfor- 
dern beim Glühen verschieden langes Halten der Rekristallisa- 
tionstemperatur; zu langes Halten der Rekristallisationstempera- 
tur führt zur unerwünschten Grobkornbildung; die Rückführung 
in feinkörniges Gefuge erfolgt durch Normalisieren (Ausgleich- 
glühen) mit anschließender Abkühlung in Wasser. Das nachfol- 
gende Weichglühen bei rd. 750° wird notwendig, um die bei der 
Wasserkühlung entstandene Auf härtung wieder zu beseitigen. 

Durch induktives, aber nur partielles Glühen im Bereich des Hül- 
senhalses nach dem dritten Zug wird erst die Formgebung des 
Halses ermöglicht. 

2.3 Die beim Glühprozeß verzunderte Oberfläche wird in einem aus 
verdünnter Schwefelsäure bestehenden Warmbad abgebeizt. 

2.4 Das Aufbringen einer Phosphatschicht durch „Gleitbondern" 
dient der Schmierung zwischen Werkzeug und Werkstück wäh- 
rend der Umformprozesse. Diese Phosphatschicht ist wesentlich 
poröser als die blanke Stahloberfläche, so daß in ihren Poren zu- 
sätzliche Schmiermittel aufgenommen werden können. 

2.5 Nach , dem Bondern werden die Stücke in ein Warmbad einge- 
taucht und gefettet; das Bad besteht aus in Wasser gelösten, ver- 
seiften organischen Fetten, z.B. Rindertalg, die eine hohe Flä- 
chenpressung zulassen. 

3 Das Zentrieren, als erster und wichtigster Fertigungsgang der Um- 
formung, erfolgt im Fließpreßverfahren. Um Schwankungen in 



497 



der Wandstärke, die sich bis zum letzten Ziehvorgang fortsetzen 
würden, zu vermeiden, ist das Spiel zwischen Stempel und Matri- 
ze sehr klein. 

4 Beim Näpfen, das ebenfalls eine Umformung durch Fließpressen 
darstellt, wird der Stempel nicht mehr zwangsläufig durch die 
Matrize, sondern durch die bereits beim Zentrieren gebildete 
Werkstück wand geführt. 

5 Das weitere Umformen erfolgt nicht mehr durch Fließpressen, 

6 wie beim Zentrieren und Näpfen, sondern durch dreimaliges 

7 Tiefziehen. Dabei werden in die Teile nacheinander drei ver- 
schiedene Dorne eingeführt, die sie durch entsprechende Zieh- 
ringe hindurchschieben; bei jedem Zug verkleinern sich Außen- 
und Innendurchmesser, die Wandstärke nimmt ab und die Hülse 
längt sich. 

8 Damit die Hülsenform in jedem Falle erreicht wird, muß bei den 
Umformverfahren mit Materialüberschuß gearbeitet werden. Das 
überschüssige Material wird abgestochen (erstes Ablängen). 

9 Das Vor- und Fertigpressen des Bodens im kalten Zustand gibt 

10 der Bodenpartie die notwendige Festigkeit. 

1 1 Die Hülse wird in eine konische Form, die den Abmessungen des 
Patronenlagers entspricht, gepreßt. Dabei zieht sich der Hülsen- 
hals ein und gleichzeitig wird der Halsquerschnitt durch Hin- 
durchschieben einer Kalibernuß kalibriert. 

12 Auf einem Drehautomaten wird der Hulsenboden plangedreht 
und das Gewinde mit der Emsenkung zur Aufnahme der Zünd- 
schraube sowie die Ausziehnut eingearbeitet. 

13 Der Hülsenmund wird auf die richtige Länge abgestochen (zwei- 
tes Ablängen). 

14 Durch Rostschutzbondern wird eine porenfreie, feinkristalline 
Phosphatschicht auf die Hülse gebracht. 

15 Abschließend wird die Hülse innen wie außen lackiert und der 
Lack in Durchlauföfen bei 220° eingebrannt. Der Lack schützt 
die Hülse vor Korrosion; der Außenlack muß zusätzlich gute 
Gleiteigenschaften aufweisen. 



11.4. Munitionsarten 

Die in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenen Munitionsele- 
mente (Geschosse und Treibladungshülsen) bilden den Sammelbegriff 



498 



Munition; diese wird im folgenden bezüglich ihrer spezifischen Eigen- 
heiten wie Aufbau, Einsatzbedingungen und Entwicklungstendenzen 
näher betrachtet. 

Im einzelnen werden folgende Arten behandelt: 

Munition für Handfeuerwaffen und Maschinengewehre, 
Munition für Maschinenkanonen, 
Munition für Panzer und die Panzerabwehr, 
Munition für Artilleriezwecke sowie 

Munition für den Bereich der Übungs- und Darstellungsaufgaben. 

Zum Schluß sind kurz die Handgranaten und die Fliegerbomben (die 
„Abwurfmunition") erwähnt. 



1 1 .4. 1 . Munition für Handfeuerwaffen und 
Maschinengewehre 

Die für diese Waffen verwendeten Kaliber zählen bis 15,24 mm 
(= 0,6 Zoll); sie verschießen ausschließlich Patronenmunition. 

Die einzelnen Geschoßarten sind unter 1 1.2.1 beschrieben. 

Die Patronenhülsen sind vorwiegend aus Messing hergestellt; sie enthal- 
ten als Treibladung ein Schüttpulver in Kugel-, Blättchen- oder Röhr- 
chenform. Die Anfeuerung erfolgt durch ein in den Hülsenboden einge- 
preßtes Schlagzündhütchen. 

Die Durchschlagsleistung von Infanteriemunition ist in der Tabelle 1 104 
für Weichkerngeschosse (Bild 1101 a) zusammengestellt. Es handelt sich 
dabei um Mittelwerte, die im Einzelfall bis um 20 % überschritten 
werden. 

Die Durchschlagsleistung von Stahlkerngeschossen (Bild 1101 b) liegt je 
nach Schußentfernung um etwa 15 bis 25 % höher. 

Die Entwicklungstendenz infanteristischer Handfeuerwaffen läuft auf 
möglichst kleine Patronen- und Waffenabmessungen hinaus. Dazu zei- 
gen Bild 1124 und Tabelle 1105 einen Vergleich zwischen der deut- 
schen Standardpatrone Kaliber 7,9 mm sS (schweres Spitzgeschoß) des 
Zweiten Weltkrieges, der augenblicklich im NATO-Bereich eingeführten 
Patrone Kaliber 7,62 mm und einer der neuen kleinkalibrigen Patronen 
(Kaliber 5,56 mm), die die NATO-Patrone ggf. ablösen soll. 



499 



Tabelle 1104. Durchschlagsleistung von Weichkerngeschossen. 



2 ielmateria! 


5 


Entfernu 
300 


ig in m 
600 


1200 


Tannenholz 
Sand 

Ackerboden 
Stahlblech 


1 

60 
30 
60 
1,0 


Durchschlägst 

50 
40 
70 
0,5 


'istung in cm 

40 
40 
60 
0,15 


35 
30 
50 



4J c 



Bild 1124. 



Entwicklungstendenz der Infanteriepatrone; 
a Standardpatrone Kai. 7,9 mm sS, 
b NATO-Patrone Kai. 7,62 mm, 
c Patrone Kai. 5,56 mm. 



Kleinkalibrige Munition und dementsprechend leichtere Geschosse wer- 
den hauptsächlich deshalb bevorzugt, weil sie geringere Rückstoßim- 
pulse auf die Waffe ausüben, so daß der Schütze sie auch bei Dauer- 
feuer gut im Ziel halten kann. 

Hinzu kommt, daß eine Patrone vom Kai. 5,56 mm z.T. weniger als die 
Hälfte an Volumen und Gewicht gegenüber der jetzigen NATO-Patrone 
aufweist. Ein Schütze kann damit die doppelte Patronenmenge bei glei- 
chen Bedingungen mit sich führen. In der Wirksamkeit ist die kleinkali- 
brige Munition erst bei Schußweiten über 600 m unterlegen, auf Entfer- 
nungen bis 300 m weist sie sogar höhere Leistungen auf. 



Die Verwendung hülsenloser Munition verspricht einen weiteren Schritt 
in Richtung der Verringerung des Gewichtes von Munition und Waffe. 



500 



Infanteriemunition für besondere Zwecke wie Manöverpatronen, Prüf- 
patronen u.a. werden unter 11.4.6 behandelt. 



Tabelle 1 105. Vergleich dreier Infanteriepatronen. 





Standard- 
Patrone 
7,9x57 s S 


N A TO- 
Patrone 
7,62x51 


Patrone 
5,56 x 
44,5 1 ) 


Kaliber 


mm 


7,9 


7,62 


5,56 


Geschoßgew icht 


9 


12,8 


9,45 


3,56 


Geschoßlänge 


mm 


35,3 


28,9 


19,0 


Hülsengewicht 


9 


10,0 


11.2 


6,2 


Hü Isen länge 


mm 


57,0 


51,0 


44,5 


Patronengewicht^) 


9 


26,2 


23,6 


11.4 


Patronenlänge 


mm 


80,6 


70,8 


57,4 


Ladungsgewicht 


9 


2,9 


2,9 


1,62 


Anfangsgeschw. 


m/s 


733 


780 


975 


aus der Waffe 




Kar. 98 K 


G 3 


AR-15 


Waffengewicht 


kg 


4,1 


4,5 


2.7 


Drall 


Kai. 


30 


40 


63 


Max. Gasdruck 


bar 


3300 


3300 


3600 


Mündu ngswucht 


Nm 


3440 


2870 


1690 


Mündungsimpuls 


kgm/s 


9.4 


7.4 


3,5 


Wirks. Schußweite 3 ^ 


m 




700 


450 


1) Angaben sind nur Richtwerte 

2) Angaben gelten bei Verwendung von Messinghülsen 

3) Als wirksame Schußweite ist diejenige Schußweite definiert, 
bei der ein 1,31 mm dickes Blech von 1670 N/mm 2 Zugfestig- 
keit (Stahlhelmblech) soeben noch durchschlagen wird. 



1 1 .4.2. Munition für Maschinenkanonen 

Unter Maschinenkanonen werden üblicherweise automatische Waffen 
mit einem Kaliber von 1 5,24 mm (= 0,6 Zoll) an aufwärts verstanden 1 ). 
Aufgrund des Kalibers und des Aufbaues rechnet die MK-Munition 
strenggenommen schon zur Artilleriemunition. 



1) Vgl. Kap. 7, Automatische Schußwaffen. 



501 



Auch für Maschinenkanonen wird, wie bei der Infanteriemunition, bis 
heute ausschließlich Patronenmunition mit Metall hülsen verwendet. Es 
zeichnen sich jedoch Entwicklungsrichtungen ab, in Zukunft auch hül- 
senlose Munition (kompakter Treibladungskörper einschließlich Treib- 
ladungsanzünder mit dem Geschoß fest verbunden) und später vielleicht 
auch flüssige Treibmittel zu verwenden. 

Einen Überblick über gebräuchliche Patronenarten für das Kaliber 20 mm 
gibt Bild 1125. Kennzeichnend für Patronenmunition ist die einheitli- 
che Form, da alle Patronen den gleichen Zuführmechanismus durch- 
laufen müssen. Auch der Aufbau ist innerhalb der einzelnen Kaliber- 
bereiche im wesentlichen gleich. 




a b c d c f 



Bild 1 1 25. 20- mm- Patronen, und zwar mit: 

a Sprengbrandgeschoß mit Leuchtspur, b Sprengbrand 
geschoß ohne Leuchtspur, c Minengeschoß, d Hartkern- 
geschoß mit Leuchtspur, e Übungsgeschoß mit Leucht- 
spur, f Zerfallgeschoß. 

Die dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend ausgebildeten 
Geschosse wie Spreng-, Sprengbrand-, Minen- und Panzergeschosse sind 
in den Abschnitten 11.2.2 und 11.2.3 beschrieben. Neuzeitliche Ent- 
wicklungen laufen auf den Gebieten der unterkalibrigen Treibkäfigge- 
schosse und der Hohlladungsgeschosse. 

Als Treibladungshülsen für M K-Munition werden Messing- oder Stahl- 
hülsen verwendet 1 ); in Deutschland hat sich die Stahlhülse mehr und 



1 ) Vgl. 11.3, Die Treibladungshülse. 



502 



mehr durchgesetzt. Durch Verwendung brauchbarer Hülsengleitlacke 
und durch Längsrillung des Patronenlagers läßt sich ein gleichmäßiger 
Ausziehvorgang erreichen. Die Gleitlacke sind speziell für die Außen 
lackierung von Treibladungshülsen entwickelt worden. Die beiden ge- 
nannten Maßnahmen ermöglichen es, mit „trockener", d.h. nicht einge- 
ölter Munition Dauerfeuer zu schießen; bei Verwendung gewöhnlicher 
Lacke neigen nicht eingeölte Stahlhülsen zu Hülsenklemmern. 

Heute gehen auch Bestrebungen wieder dahin, Hülsen aus Leichtmetall 
herzustellen, um damit das Patronengewicht herabzusetzen. 

Das Anzündelement ist in den Boden der Hülse eingeschraubt oder 
eingepreßt. Bei geringen Treibladungsmengen genügt ein Schlagzündhüt- 
chen, von etwa 30 g Ladung an wird zur gleichmäßigen und schnellen 
Anfeuerung eine Beiladung benötigt. Anfeuerungsladung und Anzünd- 
hütchen sind dann zu einer Einheit, dem Treibladungsanzünder, zusam- 
mengefaßt. 

Geschoß und Treibladungshülse sind mit Preßsitz miteinander verbun- 
den. Zusätzlich wird der Hülsenmund in eine oder mehrere Nuten am 
Geschoßzapfen eingerollt oder eingewürgt. Die Kraft, die zum Abzie- 
hen eines Geschosses von der Hülse erforderlich ist, die ,, Ausziehkraft" 
oder der ,, Ausziehwiderstand", beträgt bei Patronen vom Kaliber 20 mm 
mindestens 9000 N, bei 30 mm mindestens 12000 N. Diese verhältnis- 
mäßig feste Verbindung zwischen Geschoß und Hülse dient als Siche- 
rung gegen eine Lockerung des Geschosses in der Hülse sowohl beim 
Transport als auch bei der Zuführung in die Waffe und beim Abbrems- 
stoß im Patronenlager; darüber hinaus bewirkt sie die Ausbildungeines 
gewissen Gasdruckes, bevor die Geschoßbewegung beginnt. 

Bisher verschießen Maschinenkanonen ausschließlich drallstabilisierte 
Geschosse. Wegen der hohen Abschußbeanspruchung sowie der für 
große Schußfolgen notwendigen Begrenzung der Patronenlänge konnte 
flügelstabilisierte MK-Munition bisher nicht realisiert werden; an ihrer 
Entwicklung wird jedoch gearbeitet. 

Die Drallübertragung auf die Geschosse erfolgt durch Führungsbänder 
aus Kupfer, Kupferlegierungen, Sintereisen oder Weicheisen, die in 
Nuten der hinteren Geschoßhülle eingepreßt sind; Längsrillen im Nut- 
boden verhindern ein Durchrutschen. Die Führungsbänder sind im 
Durchmesser so dimensioniert, daß sie sich beim Durchgang des Ge- 
schosses durch das Rohr voll in die Züge eindrücken; sie übertragen über 
die Leistenführung der Züge den Drall auf das Geschoß und dichten 
gleichzeitig gegen die Pulvergase ab. Einzelheiten über die Führungsbän- 
der, ihre Beanspruchung und ihre Dimensionierung sind unter 11.5.1. 
Der Drall und die Führungsbänder, dargestellt. 

Eine Zusammenstellung der wichtigsten Daten heute gebräuchlicher 
MK-Munition bringt die Tabelle 1 106. 



503 



Tabelle 1 106. Munition für Maschinenkanonen. 



Kaliber 


(mm) 


20 


25 


30 


35 


40 


Patrone: 














Länge 


(mm) 


213 


223 


285 


385 


543 


Gewicht 


(kg) 


0,318 


0,513 


0,870 


1,542 


2.552 


Geschoß: 














Länge 


(mm) 


91.7 


108,0 


139,0 


186.6 


206.0 


Gewicht 


(kg) 


0,122 


0,180 


0.360 


0,535 


0,960 


Treibladungshülse: 












Länge 


(mm) 


139 


135 


170 


228 


365 


max, Du rchr 


n. 














(mm) 


28,5 


38 


42.9 


54,6 


65 


Gewicht 


(kg) 


0,144 


0,241 


0,352 


0,682 


1,142 


Treibladu ngs- 














gewicht 


(kg) 


0,052 


0,092 


0,158 


0,325 


0.450 


Rohrlänge 


(Kai.) 


91,8 


70 


81,3 


90 


70 


Drallwinkel 




cO 

ü 


/ 


b 


b 


6 4U 


max. Gasdruck^ 


3400 


3700 


3400 


3400 


3000 




(bar) 












Mündu ngs- 














geschw. 


(m/s) 


1045 


1 100 


1080 


1 175 


1005 


Kadenz (Schuß/min) 


1000 


700 


650 


550 


240 


1) Mit Kupfe 


rstauchkörper gemessen. 









Eine wichtige taktische Aufgabe für Maschinenkanonen ist die Bekämp- 
fung von Luftzielen, d.h. von sich schnell bewegenden Objekten. Die 
dafür erforderlichen Anforderungen sind: 

große Geschoßanfangsgeschwindigkeiten und kurze Flugzeiten; 

große Zahl wirksamer Splitter bei Sprenggeschossen; 

große Durchschlagsleistung gegen gepanzerte Ziele; 

ausreichende Wirkung durch Entzündung oder durch Splitter nach 

Durchdringung einer Panzerung; 

geringe Patronenabmessungen und -gewichte, um auf beschränktem 
Raum größere Vorräte mitführen zu können; 
hohe Schußfolgen. 

Im Bild 1 1 26 ist die Anzahl der wirksamen Splitter in Abhängigkeit von 
der Entfernung vom Sprengpunkt für Munition vom Kaliber 20 bis 
40 mm graphisch dargestellt. Als wirksame Splitter werden diejenigen 
definiert, die ein Stahlblech von 1,5 mm Dicke durchschlagen. 



504 
























s 
















\ 


















\ 


\ 












X)mr 


k 


\ 










— ^ 








\ 






i 


> 








s 








?~ i 


p — « 




0=« 




r — 1 



ß/7d 1 1 27. Panzerdurchschlagsleistung in Abhängigkeit vom Auftreff- 
winkel. 



505 



Bild 1127 zeigt die Panzerdurchschlagsleistung, d.h. die Plattendicke, 
die in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel gerade noch durchschlagen 
wird. Die Kurven gelten für Hartkernmunition (HVAP) vom Kaliber 
20 bis 40 mm und für etwa 1000 m Schußentfernung. 

Die Tendenz bei der Entwicklung von Maschinenkanonen zur Bekämp- 
fung tieffliegender Objekte, leichtgepanzerter Fahrzeuge und anderer 
Bodenziele zielt auf eine Steigerung der Wirksamkeit, d. h. eine Verbes- 
serung der Treffgenauigkeit und, damit verbunden, eine Erhöhung der 
Zerstörwirkung des Einzelgeschosses hin. Hierbei spielen z.B. auch der 
Einsatz unterkalibriger TK-Munition für den Panzerdurchschlag und 
vielleicht auch die Verwendung von Annäherungszündern eine wichtige 
Rolle. 



11.4.3. Panzermunition 

Unter Panzermunition wird die Munition zusammengefaßt, die aus der 
Hauptwaffe mittlerer und schwerer Kampfpanzer sowie aus den Jagd- 
panzern und den Panzerabwehrkanonen verschossen wird. 

Grundsätzlich wird unter Panzermunition Gefechts-, Übungs- und Ma- 
növermunition verstanden; der Übungsbedarf wird möglichst mit Muni- 
tion gedeckt, die mit angepaßter Ballistik die Gefechtsmunition im 
Treffverhalten bis zu einer bestimmten Entfernung simuliert, ggf. über 
diese Entfernung hinaus eine verkürzte Reichweite hat und billiger ist. 

Die erforderliche Leistung einer Waffe, die sich u.a. in der Durchschlags- 
leistung der panzerbrechenden Geschosse ausdrückt, orientiert sich vor 
allem an der Stärke und Güte der Panzerung eines potentiellen Gegners. 

Aufgrund der entscheidenden Bedeutung der Panzerwaffe ist auf diesem 
Gebiet der Munitionsentwicklung und dem des ballistischen Schutzes 
der Panzerungen der Wettlauf zwischen einer Waffe und ihrer Abwehr 
am sinnfälligsten dokumentiert: Soeben zu Ende geführte Entwicklun- 
gen von Panzerabwehrgeschutzen wurden durch das Auftreten schwere- 
rer und stärker gepanzerter Kampfwagen schnell uberholt; fortwährende 
Leistungssteigerungen der Geschütze wie auch der Panzermunition wa- 
ren die Folge. Die Möglichkeiten, den Panzerschutz weiter zu erhohen, 
finden ihre Grenzen in der Größe und der zu fordernden Beweglichkeit 
der Fahrzeuge 

Dennoch zeichnen sich neue Wege ab, den ballistischen Schutz der Pan- 
zerungen gegen panzerbrechende Geschosse zu erhöhen. Flachere Nei- 
gungswinkel der Panzerungen und Verbesserung ihrer spezifischen Qua- 
lität sowie neuartige Schotten- und Sonderpanzerungen fuhren zu einer 
Wirkungsminderung selbst bei der modernsten Munition. 



506 



Die vorgenannte Entwicklung, also der Wettlauf zwischen Waffe und 
Abwehr, geht deutlich aus der Tabelle 1107 hervor, in der die Daten 
einiger Panzerabwehrkanonen aus dem Zweiten Weltkrieg einander ge- 
genübergestellt sind. Die Zahlen 35, 38 usw. bei den Geschützbezeich- 
nungen geben ungefähr das Entwicklungsjahr an. 

Die zur Zeit eingeführten Panzerkanonen verschießen mit einer Aus- 
nahme (englischer Panzer ,, Chieftain" mit 1 20-mm-Kanone) ausschließ- 
lich patronierte Munition aus gezogenen Rohren, d.h. die Geschosse 
sind vorwiegend drallstabilisiert oder sie besitzen als flügelstabilisierte 
Version ein durchrutschendes Führungsband 1 ). Die Treibladungshülsen 
sind noch aus Metall, vorwiegend Messing; bei Neuentwicklungen sollen 
sie jedoch durch verbrennbare Hülsen ersetzt werden. 



Tabelle 1 107. Panzerabwehrkanonen aus dem Zweiten Weltkrieg. 





Geschütz- 
gewicht 


Rohr- 
länge 


Mündu ngs- 
geschw. v Q 


Geschoß 
gewicht 


Mü ndu ngs- 
wucht E Q 


Durchschi. - 
leistungH 


Geschütz 






der verwendeten Panzergranate 






kg 


Kai. 


m/s 


kg 


Nm 


mm 


3,7 cm 
Pak 35 


450 


L/45 


762 


0.685 


190 


16 


3,7 cm 
Pak K 


1314 


L/65 


885 


0,685 


270 


23 


4,7 cm 
Pak 36 (t) 


1860 


L/43 


775 


1,65 


500 


39 


5 cm 
Pak 38 


1000 


L/60 


823 


2.25 


760 


40 


7,5 cm 
Pak 40 


1425 


L/46 


770 


6.8 


2020 


80 


7,62 cm 
Pak 39 


1550 


L/42 


770 


6,8 


2020 


85 


8,8 cm 
Pak 41/43 


4380 


L/71 


1000 


10,2 


5100 


150 


12,8 cm 
Pak 44 


10160 


L/55 


920 


28,3 


1 1980 


385 


1 ) Durch Schlagsleistung auf 1 000 m Schußweite bei einem Au 
(Winkel zwischen Plattennormale und Flugbahn) von 30°. 


tref fwinkel 





Die Tendenz, drallstabilisierte Geschosse in zunehmendem Maße durch 
flügelstabilisierte wegen der größeren Leistung der letzteren zu ersetzen, 
nimmt zu. 



1) Vgl. 11.2.3.3.1, Flügelstabilisierte Hohlladungsgeschosse. 



507 



Die Kaliber der heutigen Panzerbord- und Panzerabwehrkanonen einschl. 
Neuentwicklungen liegen im Bereich von 76 bis 152 mm. In der 
Entwicklung zu immer größeren wirkungsvolleren Kalibern scheint 
hiermit die sinnvolle, obere Grenze erreicht zu sein, und zwar aus 
folgenden Gesichtspunkten: 

Die Begrenzung der Sichtweiten durch die natürlichen Geländeverhält- 
nisse ergibt bestimmte Entfernungen, bis zu denen Panzerabwehrge- 
fechte möglich sind. So sind beispielsweise für den europäischen Raum 
nur wenige Panzergefechte auf größeren Entfernungen als 2000 bis 
2500 m zu erwarten. Bis zu diesen Hauptkampfentfernungen haben die 
von Rheinmetall entwickelten Panzerbordkanonen letzten Entwick- 
lungsstandes ausreichende Durchschlagsleistung, um moderne Panzer 
der bekannten Grundausstattung an den meisten Stellen zu durchschla- 
gen. 

Eine wichtige Aufgabe in der Entwicklung der panzerbrechenden Muni- 
tion wird darin gesehen, die Treffgenauigkeit zu steigern. Um eine grobe 
Vorstellung heute erreichbarer Leistungen auf großen Entfernungen 
aufzuzeigen, sei als Beispiel genannt, daß eine Standardabweichung der 
Ablagen der einzelnen Schüsse um den mittleren Treffpunkt nach Höhe 
und Seite von 0,2 bis 0,3 Strich innerhalb des Bereichs der gestellten 
Forderungen liegt. Das bedeutet, daß auf 2000 m Entfernung rund zwei 
Drittel aller Schüsse innerhalb eines Quadrates von 1,0 bis 1,6 m Kan- 
tenlänge liegen. 

Eine weitere Aufgabe dieser Entwicklung besteht darin, die Durch- 
schlagsleistungen gegenüber den bereits erwähnten Problemen, nämlich 
Panzerstähle hoher Güte, flache Auftreffwinkel und Schottenpanze- 
rung, zu verbessern. 

In letzter Zeit ist der Panzerabwehr-Hubschrauber (siehe Seite XXIX, 
Bild 12) in zunehmendem Maße zu einer Bedrohung für den Panzer ge- 
worden. Abwehr und Bekämpfung dieses Kampfmittels sind gleicher- 
maßen Angelegenheit der Panzerung und der Panzermunition. 

Die wichtigsten Geschoßarten sind Wuchtgeschosse, meist kalibergleiche 
oder unterkalibrige Hartkern- und Schwermetallgeschosse (Bilder 1105, 
1 108 und 1 109) sowie Hohlladungsgeschosse (Bilder 1 1 10a bis d), aber 
auch noch Quetschkopfgeschosse (Bild 1113) und Panzervoll- und Pan- 
zersprenggeschosse (Bilder 1 104 und 1 106). 

Bei den Wuchtgeschossen liegt das unterkalibrige, flügelstabilisierte KE- 
Geschoß APDSFS (Bild 1109) in der Leistung deutlich über der sonsti- 
gen Wuchtmunition und findet damit zunehmend Verwendung für neue 
Panzerkanonen. 

Die Beurteilung verschiedener Panzergeschosse ist infolge der Vielzahl 
der zu berücksichtigenden Faktoren äußerst schwierig. Der wichtigste 
Faktor ist letztlich die Vernichtungswahrscheinlichkeit (kill probability). 
Diese ergibt sich aus der Treffaussicht und der Wirkung im Ziel. 



508 



In den Bildern 1 1 28 bis 1 130 sind für die nachstehenden Geschoßarten 
einige wesentliche Faktoren aufgezeigt, und zwar für ein 

Panzervollgeschoß (AP, armor Piercing, panzerbrechend), 

v 0 = 900 m/s, 

Hartkerngeschoß (HVAP, hyper velocity armor Piercing, 

Hochgeschwindigkeits-Hartkerngeschoß, 
panzerbrechend), v 0 = 1 150 m/s, 

Treibkäfig-Hartkerngeschoß, drallstabilisiert (APDS, armor Piercing 
discarding sabot, panzerbrechendes Treib- 
käfiggeschoß), v n = 1450 m/s, 

Hohlladungsgeschoß, flügelstabilisiert (HEAT, high explosive 

antitank, hochexplosives Panzergeschoß), 
v 0 = 1200 m/s, 

Quetschkopfgeschoß (HEP, high explosive plastic, hochexplo- 

sives Quetschkopf geschoß), v 0 = 800 m/s. 

In Bild 1128 ist die auf das Rohrkaliber bezogene Panzerdurchschlags- 
leistung der vorgenannten Geschosse 1 ^ in Abhängigkeit vom Auftreff- 
winkel (Plattenneigung) bei einer Schußentfernung von 1000 m darge- 
stellt. Man erkennt darin die Überlegenheit des Hohlladungsgeschosses 
HEAT; seine Wirkung hinter der Panzerung ist jedoch im allgemeinen 
geringer als bei anderen Panzergeschossen. 




C 0» 20* IQ* 60* 
Plattenneigung ■ 

Bild 1 1 28. Durchschlagsleistungen s/d (s = Plattenstärke, d = Kaliber) 
der Panzergeschosse AP, HVAP, APDS und HEAT auf 
Einzelplatten in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel (Plat- 
tenneigung) bei 1000 m Schußentfernung. 



1) Das Quetschkopfgeschoß HEP ist wegen seiner speziellen Wirkungs- 
weise hier nicht mitverglichen. 



509 



Bild 1129 zeigt die verschiedenen Flugbahnen der vorgenannten Ge- 
schoßarten und deren Flugzeit für eine Schußweite von 2000 m. Aus 
der gleichzeitig eingetragenen Zielhöhe (Annahme: durchschnittliche 
Zielhöhe eines Panzers = 2,3 m) ist ersichtlich, welchen Einfluß ein 
Entfernungsschätzfehler auf die Treffwahrscheinlichkeit der einzelnen 
Geschosse ausübt (bestrichener Raum 1 >). So führt ein APDS-Geschoß 
infolge seiner rasanten Flugbahn schon zu einem Treffer, wenn sich das 
Zielobjekt noch rund 600 m vor der geschätzten Entfernung von 2000 m 
befindet. Beim wesentlich langsameren Quetschkopfgeschoß HEP darf 
der Schätzfehler dagegen nur einige Meter betragen. 



20 



2.3 

0 
0 

fl/7cM129. 







x 




/ 






\ 

\ 


/ 

/ 




— fctfc^N 


\ 

\ 














r 





1000 
SchuH weite 



2000m 



Flugbahnen und Flugzeiten T der Panzergeschosse AP, 
HVAP, APDS. HEAT und HEP bei 2000 m Schußweite. 



Die Geschoßstreuung hängt in starkem Maße gleichfalls von der Flugzeit 
ab, so daß neben dem aus Bild 1129 ersichtlichen geringer bestrichenen 
Raum auch eine größere Geschoßstreuung auftritt und die Treffaussich- 
ten somit weiter verringert werden. 

Bild 1130 zeigt schließlich den Einfluß des Seitenwindes auf die Treff- 
genauigkeit verschiedener Geschoßarten. Da der Flugzeitunterschied bei 
den Geschossen HVAP, AP und HEAT bei einer Schußentfernung von 
2000 m nicht sehr groß ist, werden für diesen Vergleich nur die Ge- 
schosse APDS, HEAT und HEP betrachtet. Angenommen ist ein Seiten- 
wind von 10 m/s. Man erkennt, daß die Trefferablage Az des mit ge- 
ringer v 0 verschossenen Geschosses HEP sowie des aerodynamisch un- 
günstigen HL-Geschosses HEAT verhältnismäßig groß ist und deren 
Treffgenauigkeit somit stark beeinträchtigt wird. 



1) Vgl. 3.1.4, Der bestrichene Raum. 
510 




Schußweite 

Bild 1130. Trefferablage Az der drei Panzergeschosse APDS, HE AT 
und HER bei Seitenwind von 10m/s in Abhängigkeit von 
der Schußweite. 

Neben ihrer panzerbrechenden Wirkung besitzen das Hohlladungsge- 
schoß HEAT und insbesondere das Quetschkopfgeschoß HEP eine er- 
hebliche Spreng- und Splitterwirkung gegen sogenannte weiche Ziele. 

Die Entwicklung für zukünftige Panzermunition zeigt eine deutliche 
Tendenz zu flügelstabilisierten Geschossen in Verbindung mit glatten 
Rohren. Als Wuchtgeschoß wird dabei das unterkalibrige Treibring-KE- 
Geschoß nach Bild 1 109 vorwiegend eingesetzt werden, von dem neben 
rasanter Flugbahn und großer Treffgenauigkeit auch eine große Durch- 
schlagsleistung gegen Einfach- und Schottenpanzerung zu erwarten ist. 

Parallel dazu läuft die Entwicklung eines ebenfalls flügelstabilisierten 
HL-Geschosses, das auch als Sprenggeschoß mit großer Splitterwirkung 
eingesetzt werden kann {Mehrzweckgeschoß). Auch hierbei wird auf 
große Durchschlagswirkung bei Schottenpanzerung Wert gelegt. 



1 1.4.3.1. Das Durchschlagsverhalten von Panzergeschossen 

Das Durchschlagsverhalten panzerbrechender Geschosse hängt von vie- 
len Faktoren ab: Neben der Auftreffgeschwindigkeit des Geschosses, 
seinem Kaliber, seiner Masse und seinem konstruktiven Aufbau sind der 
Auftreffwinkel und die Materialeigenschaften sowie die Dicke der Pan- 
zerung die entscheidenden Parameter. 



511 



Der eigentliche Durchdringungsvorgang kann auf verschiedene Weise 
erfolgen: 

Durch Drücken entsteht ein Bruch der Platte unter Rißbildung infolge 
zu großer Dehnung. 

Durch Dornen wird das Material durch die Geschoßspitze zum seitlichen 
Ausweichen gezwungen. Trifft ein Geschoß mit hoher Geschwindigkeit 
auf eine Panzerung, so treten an der Geschoßspitze so große Druckkräf- 
te auf, daß das Material plastifiziert wird und ausweicht. 

Durch Stanzen drückt das Geschoß einen kalibergroßen Pfropfen aus 
der Platte heraus. Bei sehr harten und spröden Platten bricht das ver- 
drängte Material an der Rückseite in Form von Scheiben oder Fragmen- 
ten aus. 

Der wirkliche Durchdringungsvorgang ist meist eine Kombination der 
Einzelvorgänge und hängt von den eingangs beschriebenen Faktoren, 
speziell der Auftreffgeschwindigkeit, dem Auftreffwinkel und der Plat- 
tendicke ab. 

So ist z.B. die Auslegung der Geschoßspitze ein wesentliches Kriterium 
für das erreichbare Panzerdurchschlagsvermögen eines Geschosses. Eine 
stumpfe Ausführung ist bei flachen Auftreffwinkeln (starke Plattennei- 
gung) überlegen, da sie weniger zum Abgleiten neigt, sich beim Eindrin- 
gen in der Richtung der Plattennormalen aufstellt und somit den kür- 
zesten Weg durch die Panzerung sucht. Eine schlanke Geschoßspitze ist 
bei senkrechtem Auftreffen vorteilhafter, weil dadurch das Ausweichen 
des Zielmaterials gefördert wird. 

Es sind eine ganze Reihe verschiedener Ansätze bekannt, die experimen- 
tellen Ergebnisse für die Durchschlagsleistung von Wuchtgeschossen in 
Abhängigkeit von den Einflußgrößen in einer Formel darzustellen, um 
eine rechnerische Vorhersage zu ermöglichen. Wegen der Komplexität 
des Vorgangs ist das aber nur annäherungsweise möglich. In der Praxis 
hat sich die Panzerformel des französischen Marineingenieurs DE 
MARRE recht gut bewährt, die im Prinzip davon ausgeht, daß die 
Durchdringungsarbeit eines Geschosses seiner Auftreffenergie gleichge- 
setzt wird. 

Bei vorgegebenen Größen für Auftreffgeschwindigkeit, Gewicht und 
Durchmesser eines Geschosses ist die gerade noch zu durchdringende 
Panzerungsstärke s (in dm): 




0,7 



512 



Hierin bedeuten 
rriQ das Geschoßgewicht in kg, 
v 2 die Auftreffgeschwindigkeit in m/s, 
d das Geschoßkaliber in dm, 

A einen empirischen Faktor, der den Geschoßaufbau und die Eigen- 
schaften des Panzerwerkstoffs berücksichtigt. Anhaltswerte sind 
A = 2000 bis 2500 für Panzervollgeschosse und A = 1400 bis 
1800 für Hartkerngeschosse. 

Weicht die Auftreffrichtung des Geschosses von der Plattennormalen 
um den Winkel a ab, so nimmt der erreichbare Panzerdurchschlag stär- 
ker ab als es dem theoretischen Geschoßweg durch die Platte entspricht; 
die durchschlagbare Plattenstärke s wird um den Faktor cos n a (mit 
n > 1) geringer. Die Praxis zeigt, daß sich mit n = 1 ,5 eine weitgehende 
Übereinstimmung mit den wirklichen Verhältnissen erzielen läßt. 

Grundsätzlich setzen diese wie alle anderen Panzerformeln gleiche Ge- 
schoßausführungen bezüglich Konstruktion, Ausbildung der Geschoß- 
spitze und Material sowie gleiche Eigenschaften der Panzerplatten vor- 
aus. Sie sind deshalb nur zur Abschätzung der erreichbaren Panzer- 
durchschlagsleistung geeignet. 



1 1 .4.4. Artilleriemunition 

Aufgabe der Artillerie ist die Bekämpfung sowohl naher als auch ent- 
fernter Punkt- und Flächenziele im direkten oder indirekten Beschuß. 

Außerdem wird oft für einen möglichst großen Entfernungsbereich ein 
bestimmter Mindestfallwinkel (etwa 30° bis 45°) gefordert. Beides ist 
nur möglich, wenn die Geschosse mit verschiedenen Anfangsgeschwin- 
digkeiten verschossen werden können. Die Artillerie verwendet deshalb 
keine patronierte, sondern „getrennte Munition"; die Treibladungen 
sind in verschiedene Gewichtsgruppen, die sogenannten Ladungen un- 
terteilt. 

Sowohl von der Munitions- als auch von der Waffenseite her unterschei- 
det man zwischen Hinterladern und Vorderladern. Hinterlader sind die 
Haubitzen und Kanonen, Vorderlader sind die Granatwerfer, häufig 
auch Mörser genannt. Werfer sind fast ausschließlich für Steilfeuerbah- 
nen (Abschußwinkel > 45°), Kanonen meist für rasante Flugbahnen 
(Abschußwinkel < 50°) und große Schußweiten bestimmt. Haubitzen 
sind in der Lage, sowohl im oberen wie unteren Winkelbereich zu 
schießen. 

Aus den Hinterladern werden meist drallstabilisierte, aus den Vorder- 
ladern meist flügelstabilisierte Geschosse verschossen. 



513 



1 1.4.4.1. Munition für Kanonen und Haubitzen 



Grundsätzlich kann heute kaum mehr zwischen Kanonenmunition und 
Haubitzenmunition unterschieden werden. Früher waren die Unter- 
schiede zwischen Haubitzen und Kanonen noch sehr deutlich; Kanonen 
hatten eine wesentlich größere Abschußleistung als Haubitzen, um 
große Reichweiten erzielen zu können. Die Geschosse für Kanonen wa- 
ren deshalb wegen der größeren Abschußbeanspruchung im allgemeinen 
dickwandiger und äußerlich schon durch das breitere Führungsband von 
Haubitzengeschossen zu unterscheiden. Die augenblickliche Entwick- 
lung zeigt jedoch, daß derartige Unterschiede im Zuge der Standardisie- 
rung und Rationalisierung der Logistik immer mehr verschwinden. Man 
spricht bei einigen Neuentwicklungen bereits von „Kanonenhaubitzen". 

Am Beispiel von zwei älteren Geräten, die z.Z. noch bei der deutschen 
Bundeswehr eingeführt sind, werden die Unterschiede zwischen Kano- 
nen und Haubitzen gezeigt (Tabelle 1 108). 



Tabelle 1 108. Vergleich der 155-mm-Feldhaubitze und der 
155- mm- Feldkanone. 





1 55-mm- 

Feld 

haubitze 


1 55-mm- 

Feld- 

kanone 


Rohrlänge (gezogener Teil) 


mm 


2905 


5882 


Rohrlänge (gezogener Teil) 


Kai. 


18.7 


38 


Inhalt des Verbrennungsraumes 


dm 3 


13 


26,6 


Max. Gasdruck 


bar 


2250 


2800 


Max. Mündungsgeschwindigkeit 


m/s 


564 


853 


Mündu ngsenergie 


kNm 


6840 


15640 


Max. Schußweite 


m 


14600 


23100 


Sprenggeschoß, Bezeichnung 




M 107 


M 101 


Geschoßgewicht 


kg 


43 


43 


Breite des Führungsbandes 


mm 


25,9 


51,3 


Breite des Führungsbandes 


Kai. 


0,167 


0,331 


Zahl der Ladungen 




7 


2 


Mündungsgeschwindigkeit 








bei der kleinsten Ladung 


m/s 


2 07 


640 


Kürzeste Schußweite in der oberen 








Winkelgruppe bei kleinster Ladung 


m 


2900 


13000 



Bild 1 131 zeigt die maximalen Schußweiten der beiden Geschütze sowie 
die Schußweitenbereiche der einzelnen Ladungen. Zum Vergleich wurde 



514 



für beide Waffen ein Schießen in der oberen Winkelgruppe, d.h. bei 
Erhöhungen über 45° vorausgesetzt. Die kleinen Ladungen (1. bis 4.) 
der Feldhaubitze überdecken sich hierbei um jeweils 200 m, die nächst- 
größeren Ladungen (4. bis 6.) um jeweils 300 m und die 6. und 7. La- 
dung um 400 m. Bei der Feldkanone wird auf eine Überdeckung ver- 
zichtet. 





155 -mm - 
Faldhaubilza 


155-mm- 
Feldkanon« 


wtrte 

Im) 


Treibte dungan 
\ 2 3 4 5 6 7 


Trtibladingsn 
l 2 


3000 
4000 
























































































































6000 














































7000 
8000 

90er. 














■ 










































<«■> 






































































10000 


















— j — i_. 




















1 1000 
12000 
13000 
KOOO 












, 


■ 


i 
















1 










































IM* 


















































































15000 
16000 




































































17000 
18000 
19000 
20000 

: ■ : : 

22000 












— \ 
























— • 


m 

m 


' 




































— L 






















































23000 








































Bild 1 131 . Schußweiten und Schußweitenbereiche der 155-mm-Feld- 
haubitze und der 1 55-mm-Feldkanone. 

Die Treibladung ist, wie schon erwähnt, in einzelne Ladungen unterteilt. 
Das Pulver jeder einzelnen Ladung ist in einem Beutel aus Kunstseiden- 
gewebe, der mit der Ladungsnummer versehen ist, untergebracht. Bei 
Haubitzen mit stark unterteiltem Ladungsaufbau sind Pulver mit ver- 
schiedenen Abbrandcharakteristiken erforderlich: die unteren Ladun- 
gen haben wegen der geringen Ladedichte ein dünnwandiges (,, scharfes") 
Pulver (hohe Abbrandgeschwindigkeit), die oberen Ladungen haben ein 
dickwandiges (,, faules") Pulver (niedrige Abbrandgeschwindigkeit). Bei 
Kanonen mit wenig unterteiltem Ladungsaufbau wird für die einzelnen 
Ladungen gleiches Pulver verwandt. 



515 



Mittelkalibrige Artilleriemunition — etwa bis zum Kaliber 120 mm — 
verwendet noch Treibladungshülsen aus Stahl oder Messing. Diese ent- 
halten das Anfeuerungselement, den Treibladungsanzünder oder den 
,, Primer", und dienen als Behälter für die Ladung sowohl beim Trans- 
port als auch beim Laden und beim Schuß selbst. Das Geschoß ist aber 
nicht wie bei der patronierten Munition fest mit der Hülse verbunden, 
sondern wird, nachdem die gewünschte Ladung hergerichtet ist, nur lose 
auf die Hülse aufgesteckt und dann mit dieser gemeinsam geladen. Man 
spricht daher von „Aufsteckmunition". 

Bei großkalibrigen Artilleriewaffen, etwa vom Kaliber 155 mm an, ist 
, .getrennte Munition" üblich. Die Treibladungen werden in einem Be- 
hälter transportiert, der nur Transportbehälter ist. Das Geschoß wird 
zunächst allein geladen; es muß dabei so fest in den Ladungsraum ge- 
schoben (angesetzt) werden, daß es auch bei größter Rohrerhöhung 
nicht zurückrutscht. Anschließend wird die Treibladung geladen, der 
Verschluß geschlossen und dann das Anfeuerungselement, der Treib- 
ladungsanzünder (häufig als ,, Primer" bezeichnet), in den Verschluß 
gebracht. 

Bild 1132 zeigt eine vollständige Schußeinheit für getrennte Munition. 
Dazu gehören der Treibladungsbehälter, die zusammengebundene Treib- 
ladung, das Geschoß mit Ösenschraube (für den Transport), der Kopf- 
zünder, der Booster und der Primer. Beim Herrichten des Geschosses für 
den Schuß wird die Ösenschraube abgeschraubt, der Booster (die Ver- 



□ 











SU* 












map 










==5 


II* 

T 


J 




Bild 1 1 32. Vollständige Schußeinheit für getrennte Munition. 
516 



Stärkerladung) in die Mundlochbuchse gelegt und dann der Zünder auf- 
geschraubt. Zuweilen sind Kopfzünder und Booster schon beim Trans- 
port zusammengeschraubt. 

Die Artillerie verschießt im wesentlichen Sprenggeschosse, daneben eine 
große Zahl von Sondergeschossen. Die Sprenggeschosse besitzen norma- 
lerweise den unter 11.2.2 beschriebenen Aufbau, Sondergeschosse 
(Signal-, Nebel-, Leuchtgeschosse und Minenstreugeschosse) sind unter 
11.2.8 beschrieben. Soweit wie möglich erhalten die Geschosse gleiche 
Außenformen und gleiches Gewicht, um eine einheitliche Schußtafel 
verwenden zu können. 

Die Entwicklung moderner Artilleriemunition erstreckt sich einmal auf 
das Gebiet der Trägergeschosse (s. 11.2.7), zum anderen befaßt sie sich 
mit Versuchen zur Leistungssteigerung, d.h. Reichweitenverbesserung 
bestehender Waffensysteme durch Entwicklung nachbeschleunigter Ge- 
schosse (s. 1 1 .2.6) oder geeigneter Pfeilgeschosse (s. 1 1 ,2.4). 

11.4.5. Granatwerfermunition (Mörsermunition) 

Granatwerfer oder Mörser sind Waffen einfachster Bauart mit kurzem, 
glattem Rohr. Die gebräuchlichen Kaliber liegen heute zwischen 40 und 
120 mm. Werfer sind Vorderlader, d.h. die Munition (flügelstabilisierte 
Geschosse mit Treibladung) wird von der Rohrmündung her geladen. 
Sie schießen fast nur in der oberen Winkelgruppe, also mit Erhöhungen 
über 45°. Eine vollständige Schußeinheit ist in Bild 1133 dargestellt. 
Der Geschoßkörper hat die Form einer Spindel oder eines länglichen 
Ellipsoids, seltener eine tonnenähnliche Form. Auf dem dicksten Teil 
des Geschoßkörpers, dem Zentrierteil, eingedrehte Rillen dienen als 
Labyrinthdichtung gegen den Durchtritt der Pulvergase. 

Das Leitwerk hat sechs bis zwölf Stabilisierungsflächen; es ist vielfach 
aus einer Aluminiumlegierung stranggepreßt. Der hohle, ebenfalls aus 
Aluminium bestehende Leitwerkschaft enthält die Treibladungsanfeue- 
rung und eine Grundladung, die auch als „Null-Ladung" bezeichnet 
wird. Diese entzündet beim Abschuß durch radiale Bohrungen im Leit- 
werkschaft hindurch die weiteren Ladungen, die als geschlitzte Ringe 
um den Leitwerkschaft gelegt oder als Beutel zwischen die Leitflä- 
chen gehängt werden. 

Die ballistische Leistung der Werfermunition ist vergleichsweise gering, 
da für den taktischen Einsatz dieser Waffenart ein geringes Gerätege- 
wicht angestrebt wird. 

Ähnlich wie bei der drallstabilisierten Munition für Kanonen und Hau- 
bitzen kommen Sprenggeschosse, Leucht- und Nebelgeschosse sowie 
weitere Sondergeschosse zur Verwendung. Panzerbrechende Geschosse 
hingegen werden von Mörsern nicht verschossen, da die Waffen wegen 
der verhältnismäßig großen Streuung und der langen Flugzeiten infolge 



517 




Bild 1 1 33. . Granatwerfergeschoß, vollständige Schußeinheit. 

des Schießens in der oberen Winkelgruppe nicht für den Direktschuß ge- 
eignet sind. Trotzdem stellen die Granatwerfer eine sehr wirkungsvolle 
und leistungsstarke Waffe dar, vor allem im Hinblick auf den geringen 
Geräteaufwand; ihre Hauptvorteile sind die große Beweglichkeit infolge 
des geringen Waffengewichts und die Eignung zur Bekämpfung von 
Zielen hinter Deckungen auf kürzeste Entfernung. 

11.4.6. Übungsmunition 

Die mit dem Sammelbegriff Übungsmunition bezeichnete Munition, die 
es in einer Vielzahl von Ausführungsformen für nahezu alle Schuß- 
waffen gibt, dient, wie der Name sagt, zum Üben sowohl mit der Muni- 
tion selbst als auch mit dem betreffenden Gerät. Ihr Zweck ist grund- 
sätzlich die Ersparnis von Kosten gegenüber der entsprechenden Ge- 
fechtsmunition sowie eine Schonung des Geräts. Darüber hinaus wird 
sie für Funktions- und Abnahmeprüfungen der Geräte verwandt. 

Dementsprechend unterscheidet man Munition zur Darstellung ge- 
fechtsähnlicher Bedingungen, auch Manövermunition genannt, und sog. 
,,Üb"- und ,, blinde" Munition, auch Exerzier- und Zielübungsmunition 
genannt, zum Üben von Handgriffen an der Waffe wie Laden, Ent- 



518 



laden. Richten usw. Exerziermunition enthält in der Regel keine brenn- 
baren Teile, also weder Pulver noch Zündhütchen. 

Prüf patronen , die zu Haltbarkeitsprüfungen der Waffe dienen, haben 
eine verstärkte oder besonders zusammengesetzte Treibladung zur Er- 
zielung eines gegenüber dem normalen Gasdruck erhöhten Gasdrucks. 

Die hohen Sicherheitsanforderungen an alle Arten von Übungsmuni- 
tion setzen einen kleinen und genau überschaubaren Gefahrenbereich 
voraus; insbesondere bei Manövermunition ist der Vermeidung der Ge- 
fährdung von Mannschaft und Gerät größte Beachtung zu schenken. 



1 1 .4.6. 1 . Manövermunition 

Bei Manövern oder ähnlichen taktischen Gefechtsausbildungen soll die 
Manövermunition gefechtsähnliche Vorgänge wie Abschußknall, Mün- 
dungsfeuer und -rauch, auch Leucht- und Knallerscheinungen bei Gra- 
nateinschlägen simulieren. 

Die bekannteste und älteste Manövermunition ist die meist bei Hand- 
feuerwaffen verwendete Platzpatrone. Ihre patronenähnlich geformte 
Messing- oder Plastikhülse enthält eine Treibladung, die so bemessen 
ist, daß der Mündungsknall sowie Licht- und Raucherscheinungen 
einem normalen Schuß entsprechen. Beim Schuß reißt eine Ver- 
dämmung auf, die die entwickelten Gase freigibt, ohne daß harte Teile 
den Lauf verlassen. Bei automatischen Waffen läßt sich darüber hinaus 
auch die Waffenfunktion darstellen, wozu allerdings Zusatzgeräte wie 
Rückstoßverstärker benötigt werden. 



B ild 1 1 3 4 . Pias tik - Trainingspatrone. 




519 



Eine neuere Entwicklung ist die Plastik-Trainingspatrone (PT-Patrone), 
Bild 1134. Die Kunststoffhülse mit Metallboden und Zündhütchen ist 
mit einem Kunststoff-Geschoßkörper über eine Sollbruchstelle verbun- 
den, die beim Schuß reißt und das „Geschoß" freigibt. Dieses verliert 
wegen seiner kleinen Masse sehr schnell an Energie und erfordert des- 
halb nur einen begrenzten Sicherheitsbereich. 

Die PT-Munition wird ebenfalls hauptsächlich bei Handfeuerwaffen, 
aber auch bei automatischen Kanonen verwandt; da sie jedoch nur ge- 
ringe Abschußimpulse erzeugt, bedarf es bei den letzteren auch be- 
stimmter Zusatzgeräte (Rückstoßverstärker), um die Funktionssicher- 
heit der Waffe zu gewährleisten. 

Zur Manövermunition für Maschinenkanonen gehört das Zerfallgeschoß 
(Bild 1135), das mit normalen Treibladungen (Patronenhülsen) ver- 
schossen wird. Es besteht aus einer Kunststoffhülle mit einer Füllung 
aus gepreßtem Eisenpulver und besitzt genau das Gewicht eines ent- 
sprechenden normalen Geschosses. Sofort nach Verlassen des Rohres 
reißt die Hülle infolge der Fliehkräfte auf, und die Füllung zerstäubt. 
Obwohl mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit wie das Gefechtsge- 
schoß verschossen — bei gleichen Patronenabmessungen und -gewichten 
gewährleistet das eine einwandfreie Waffenfunktion — , besitzen die Ge- 
schoßteile (Hülle, Boden und Füllung) je nach Kaliber in 50 bis 100 m 
Entfernung vor der Mündung keine schädliche Wirkung mehr. 



Bild 1 1 35. Zerfallgeschoß. 




. Hülle 
IPblyafhylec) 



Fullslir)« 1-3 
(Prpfllinge aus 
Eisen sparen! 



Boden 
INovodu') 



520 



Als Manövermunition für größere Kaliber zur Darstellung der den Ab- 
schuß begleitenden Knall-, Licht- und Rauchentwicklung sind im we- 
sentlichen zwei Arten bekannt, und zwar die aus Abschußbechern zu 
verschießende sog. Knalldarstellungsmunition und die für normale 
Waffen röhre bestimmte Manöverkartusche. Bei der erstgenannten wird 
ein in einem Kunststoff topf zwischen Verdammungen (Gummimehl 
und Styropor) festgelegter Knallsatz aus meist oberhalb des Waffenroh- 
res angebrachten Abschußbechern elektrisch gezündet; er erzeugt dabei 
die der normalen Munition oder deren Teilladungen ähnlichen Abschuß- 
erscheinungen, nämlich Knall, Rauch und Mündungsfeuer. Der Vorteil 
besteht darin, daß Rohr und Waffe bei der Übung nicht beansprucht 
werden. Allerdings ist dabei der übliche Ladevorgang nicht zu üben. 

Die Manöverkartusche , wie sie z.B. für das Kaliber 155 mm als Styro- 
porhülle mit einer durch Gummimehlverdämmung festgelegten Pulver- 
ladung entwickelt wurde, wird genau wie eine normale Treibladung ge- 
laden und abgefeuert. Sie hat den Vorteil, daß mit ihr der übliche Lade- 
und Abschußvorgang gleichzeitig exerziert werden kann; nachteilig ist, 
daß Rückstände im Rohr bleiben, die eine Verschmutzung hervorrufen 
können. 

Blitz-. Leucht- und Knalleffekte sowie andere Erscheinungen, die bei 
der Detonation von Granaten und Bomben im Ziel auftreten, werden 
durch bestimmte pyrotechnische Sätze erzeugt bzw. simuliert 1 K Diese 
Art von Darstellungsmunition wird aus Abschußbechern, die gleich- 
zeitig als Transportbehälter dienen, verschossen und im angenommenen 
Zielgebiet elektrisch oder pyrotechnisch mit Verzögerung gezündet. 

11.4.6.2. Exerziermunition 

Die mit der Bezeichnung „Üb" gekennzeichnete Exerziermunition, 
auch Zielübungs- und Abnahmemunition genannt, ist in Form, Ab- 
messung und Gewicht im wesentlichen der entsprechenden Gefechts- 
munition gleich. Die dient als „blinde" Exerziermunition, die weder 
Pulver noch Zündhütchen enthält, zur Ausbildung, d.h. zum Üben des 
Ladens und Entladens. Anstelle der Sprengladung — bei normalerweise 
der gleichen Geschoßhülle wie sie z.B. das entsprechende Sprengge- 
schoß besitzt — wird eine inerte Masse derselben Dichte eingepreßt 
oder eingegossen; bei kleineren Kalibern, z.B. 20 mm, verwendet man 
vielfach auch metallische Füllstücke. An die Stelle des Zünders tritt 
meist ein Zünderersatzstück. 

Bei größeren Kalibern enthält das Übungsgeschoß oft eine geringe 
Sprengladung und einen Aufschlagzünder. Damit wird bezweckt, daß 
einmal der Aufschlagpunkt gut markiert wird (wichtig beim Schießen 
von Bodentreffbildern), zum anderen, daß dadurch eine zumindest teil- 



1) Vgl. Explosivstoffe, 1.5. 



521 



weise Zerlegung des Geschosses erfolgt, die unkontrollierbare Abpraller 
und Querschläger verhindert. Ein 1 55-mm-Geschoß z.B. kann bei einem 
Auftreffwinkel von 15 bis 20° je nach der Entfernung als Abpraller 
mehr als 5 km taumelnd weiterfliegen, wobei die Flugrichtung nach 
dem Abprall nicht vorherzusagen ist. 

Die Exerziermunition dient, wie bereits gesagt, zur Ausbildung an der 
Waffe, d.h. zum Üben des Ladens, Richtens und Treffens. Das Treff- 
bildschießen setzt voraus, daß diese Munition exakt die gleiche 
Ballistik wie die Gefechtsmunition aufweist, so daß auch die gleichen 
Schußtafeln benutzt werden können. 

Darüber hinaus wird die Übungsmunition auch für Funktions- und Ab- 
nahmeprüfungen der Geräte verwendet. Jede Waffe muß nach ihrer 
Fertigstellung oder einer Überholung eingehend im Beschuß getestet 
werden. 

Lebensdauererprobungen von Waffenrohren und anderen Teilen wie 
Verschluß und Zuführmechanismus bei automatischen Waffen erfordern 
naturgemäß eine sehr große Anzahl der entsprechenden Übungsge- 
schosse. So sind z.B. zum Lebensdauerbeschuß eines 20-mm-Rohres 
mehr als 8000 Schuß notwendig. Neben der gleichen Ballistik wird hier 
von der Üb-Munition gefordert, daß sie die gleiche Beanspruchung wie 
die Gefechtsmunition auf die zu untersuchenden Waffenteile ausübt; 
ferner soll sie wegen der notwendig hohen Stückzahlen im Preis 
möglichst billig sein. 



1 1 .4.7. Handgranaten und Abwurfmunition 

Der Vollständigkeit halber seien als „Geschosse" die normalerweise 
nicht mit Treibladungen verschossenen Handgranaten und die Abwurf- 
munition (Fliegerbomben) erwähnt. 

Handgranaten^) sind „Sprenggeschosse"; sie bestehen aus dem Mantel, 
der Sprengladung und dem Zünder. Je nach der gewünschten Wirkung 
unterscheidet man in der Hauptsache Splitter-, Brand- und Nebelhand- 
granaten. Der meist einheitliche Zünder ist als ,,m.V. "-Zünder {mit Ver- 
zögerung wirkend) oder als ,,o.V. "-Zünder (ohne Verzögerung wirkend) 
ausgebildet 2 ^. 



1) Handgranaten sind bereits um 1400 von Konrad Kyeser in seinem 
Buch ,,Bell if ortis" beschrieben. Die spätere Bezeichnung „grenade" 
hat einer ganzen Truppengattung, den Handgranatenwerfern oder 
Grenadieren, ihren Namen gegeben. 

2) Vgl. Zünder, 13.2.3. 



522 



Fliegerbomben bestehen, wie die meisten Geschosse, ebenfalls aus der 
Geschoßhülle (dem Bombenkörper), der Ladung und ein oder mehreren 
Zündern. Die bekanntesten Arten sind Splitterbomben, Sprengbomben 
und Brandbomben, neuerdings auch Feuerbomben (z.B. Napalm) 
und Streubomben (mehrere Wirkteile). 

Rheinmetall hat an der Entwicklung der Bombenwaffe schon früh 
(1930) teilgenommen. Als ihr besonderer Beitrag sind die Fertigung 
nahtloser Bombenhüllen nach dem Ehrhardtschen Preß- und Ziehver- 
fahren und der Einsatz des im ehemaligen Rheinmetall-Werk Sömmerda 
erfundenen und entwickelten elektrischen Bombenzünders zu nennen. 



1 1.5. Die Beanspruchung der Geschosse beim Abschuß 

Da für einen Teil dieser Beanspruchungen, insbesondere der Beanspru- 
chung der Führungsbänder, der Drall bzw. die Drallübertragung auf die 
Geschosse bestimmend ist, soll vorab einiges hierüber gesagt werden. So- 
weit diese Betrachtungen das Waffenrohr betreffen, berühren sie auch 
innenballistische Fragen 1 ). 



1 1 .5.1 . Der Drall und die Führungsbänder 

Drallstabilisierte Geschosse werden aus gezogenen Rohren verschossen. 
Die Geschosse erhalten zur Übertragung des Dralls ein oder — aus 
Beanspruchungs- und Verformungsgründen — teilweise auch mehrere, 
hintereinander angeordnete Führungsbänder. 

Als Züge bezeichnet man die spiralförmig in die Rohrinnenwand einge- 
arbeiteten Nuten. Die zwischen den Zügen verbleibenden Leisten wer- 
den als Felder bezeichnet. Neben den Nuten sind auch spiralförmig 
herausgearbeitete Führungsflächen bekannt, die dem Rohrquerschnitt 
innen annähernd die Form eines Vielecks geben (Polygon-Profil). 

Die Felder schneiden sich beim Abschuß in die Führungsbänder des Ge- 
schosses ein und erzeugen bei dessen Durchgang durch den gezogenen 
Teil seine Drehbewegung, den Drall. 

Bild 1136 stellt einen Ausschnitt aus dem Querschnitt durch ein gezo- 
genes Rohr dar. Das Kaliber (der Nenndurchmesser) wird über den Fel- 
dern gemessen. 

Eingeführt sind sowohl rechteckige als auch trapezförmige Zugprofile. 
Sie werden entweder spanlos (durch Hämmern über einen Dorn, vor 
allem bei kleinkalibrigen Rohren) oder spanabhebend (mit speziellen 
Ziehwerkzeugen) in die Rohrinnenwand eingearbeitet^). 



1) Vgl. Innere Ballistik, 2.1.1, Der Aufbau einer Rohrwaffe. 

2) Vgl. 8.1.1.6, Fertigung der Rohre. 



523 



Feld 



Zug 




A / //// Ad = Kaliber 

'- — p- 4 — £/ d 2 = Durchmesser über den 



bf = Feldbreite 

t = Zugtiefe 

(z = Zahl der Züge) 




Bild 1 1 36. Querschnitt durch ein gezogenes Rohr 
(Ausschnitt); vgl. auch Bild 1 139. 



Die Zugbreite ist wegen der geringeren Festigkeit des Führungsbandes 
und zum Zweck der leichteren Verquetschbarkeit stets größer als die 
Feldbreite. In der Regel ist b z % 1,4 bis 2,0 bf. 

Die Zahl der Züge hängt außer vom Kaliber von der Beanspruchung so- 
wohl der Führungsbänder als auch der Rohre ab; man rechnet mit 
einem Verhältnis von z/d = 0,3 bis 0,7 mm 1 — wobei der kleinere 
Wert für die größeren Kaliber gilt — , und wählt meist eine durch 4 oder 
6 teilbare Zahl. 

Der Winkel, den die Züge mit einer zur Seelenachse parallelen Linie auf 
der Rohrinnenwand bilden, ist der Drallwinkel oc (analog dem Steigungs- 
winkel eines steilgängigen Gewindes). Den Drallwinkel zu Beginn der 
Züge nennt man den Anfangsdrall c*a, den an der Mündung den 
Enddrall <*e. Die Strecke, auf der das Geschoß (bei konstant angenom- 
menen Drall) eine volle Umdrehung ausführt, bezeichnet man als 
Drallänge D und gibt sie in Vielfachen des Kalibers d an. Zwischen 
Drallwinkel und Drallänge besteht die Beziehung 

tan ot • (D in Kaliber) 

D 

In der Tabelle 1109 sind die Werte der Drallwinkel für Drallängen von 
12 bis 70 Kaliber angegeben. 

Ist der Drallwinkel über der Führungslänge des Rohres gleichbleibend, 
so spricht man von konstantem Drall. Wählt man aA < <*E (der Drall- 
winkel nimmt zur Mündung hin zu), so ergibt sich ein zunehmender 
oder progressiver Drall. 

Rechtsdrall nennt man den Drall, dessen Züge sich — zur Mündung hin 
gesehen — im Uhrzeigersinn winden, den gegensinnigen Verlauf ent- 
sprechend Linksdrall. Rechtsdrall bedingt infolge des Magnuseffektes 
eine Seitenabweichung der Geschosse auf ihrer Flugbahn nach rechts, 
Linksdrall eine solche nach links 1 K Um aus Gewöhnungsgründen immer 



1) Vgl. Äußere Ballistik, 3.2.1, Aerodynamik des Geschosses, und 
3.2.2.4, Störungsrechnung. 



524 



die gleiche Richtung der Seitenabweichung zu haben, fertigt man nahe- 
zu alle gezogenen Waffenrohre mit Rechtsdrall. 

Die Festlegung des Drallwinkels und des Drallverlaufs (konstant oder 
progressiv) erfolgt nach den jeweiligen Erfordernissen; die wichtigsten 
sind ausreichende Flugstabilität der Geschosse, nicht zu hohe Bean- 
spruchung der Rohre und der Führungsbänder sowie die mit dem Ge- 
schoßdrall zusammenhängenden Zünderfunktionen wie Vorrohrsicher- 
heit und Selbstzerlegeeinrichtungen. 

Die Beanspruchung eines Rohres hängt — außer von der Form und vom 
Werkstoff der Führungsbänder sowie von der guten Abdichtung zwi- 
schen Geschoß und Rohrinnenwand — wesentlich von der Leisten kraft 
ab. Darunter versteht man die Führungskraft, die tangential zwischen 
Rohrinnenwand und Geschoß auftritt und dieses in Drehung versetzt. 

Da die Leistenkraft bei konstantem Drall dem Gasdruck proportional 
ist und der Gasdruckverlauf im allgemeinen ein ausgeprägtes Maximum 
hat, versucht man, die an der Stelle des Maximums auftretende Spitze 
der Leistenkraft durch Verwendung eines progressiven Dralls abzu- 
bauen. In Bild 1 137 ist der Verlauf der Leistenkraft über dem Geschoß- 
weg im Rohr für verschiedene Drallarten dargestellt. 




x — » Hündung 

£//d1137. Verlauf der Leistenkraft R über dem Geschoßweg x im 
Rohr für verschiedene Drall arten; 

1 konstanter Drall, 2 parabolischer Drall, 3 sinusför- 
miger Drall, 4 kubisch-parabolischer Drall. 

Der progressive Drall wird im allgemeinen sinusförmig, parabolisch oder 
kreisförmig ausgeführt, es sind jedoch auch andere Arten denkbar. Die 
meist verbreitete Drallart ist, nicht zuletzt aus Fertigungsgründen, auch 
heute noch der konstante Drall. 



525 



Tabelle 1 109. Drallwinkel & als Funktion der Dral/änge D. 



Drall- 


Drallwinkel 


Drall- 


Drallwinkel 


länge 






länge 






in Kai. 






in r^ai. 






D 


tan a 




D 


tan qi 


a 


12 


n *3 a 1 ~joo 
u,^o i /yy 




42 


u,u/4/yy 


4°16'40" 


13 


U,^*» 1 Du 1 


1 o «3** ^ ^ 


43 


U, U / J UOU 


4°1 0'43" 


14 


u,zz*jjyy 




44 


n ri7 1 iqq 
u, u / i oy y 


4° 5' 2" 


15 


u,^ uy *i*»u 


1 1 °49'45" 


45 


u, uoy o 1 o 


3°59'37" 


16 


n IQORH 

u, lyoJDU 


|| D >-> 1 


46 


n n.RR3Q£ 
u, uoözao 


3°54'25" 


17 


n 1 Q AI QQ 




47 


U, UDDOtZ 


3°49'27" 


18 


U, I /43JJ 


9°54' 1 0" 


48 


u,uoo****y 


3°44'41" 


19 


U, 1 OOJI / 


y ^ u 


49 


u, UO<* I I 


3°40' 6" 


20 


U, 1 0 / UoU 


8°55'38" 


50 




3°35'43" 


21 


n 1 /QRQQ 

u, i «tysyy 


8°30'30" 


51 


n n« 1 Raa 
u, uo i oy y 


3°31'30" 


22 


u, i /yy 


8° 7'37" 


52 


U, UD U<* I 3 


3°27'26" 


23 


u, i josy i 


/ *»D *♦ 1 


53 


u, uoyz /o 


3°23'32" 


24 


r\ 1 ooqqq 

u, i juöyy 


7 £. 1 1 


54 


U. UOÖ I /ö 


3° 1 9'46" 


25 


0, 1 25664 


/ y 


55 


U,Ub/ 1 2U 


o i o y 


26 


0, 1 20831 


6 DJ 


56 


U, UOb 1 UU 


0 0 1 0"*Q" 

o 1 ^ oy 


27 


0, 1 1 6355 


6 3o i o 


57 


ü, üb D 1 16 




28 


0, 1 12199 


6 24 b 


58 


U,Ub41 6b 


3 b 2 


29 


0, 1 08 3 31 


6 1 U So 


59 


U,üb3247 


3 ^ bo 


30 


0, 1 04720 


D bo 4^ 


60 


O,0b2360 


2 by bU 


31 


0, 1 01 342 


5 47 12 


61 


0,Gb 1 b02 


2 bo b«* 


32 


0,0981 75 


5 3b 2b 


62 


0,050671 


2 b4 o 


33 


0,0951 99 


5°26'1 7" 


63 


0,049867 


2°5V 17" 


34 


0, 092399 


5°16'45" 


64 


0,049087 


2°48'37" 


35 


0,089760 


5° 7'45" 


65 


0,048332 


2°46' 1" 


36 


0.087266 


4°59'15" 


66 


0.047599 


2°43'31" 


37 


0,084908 


4°51'12" 


CT 

o / 


0,046889 


2°4V 5" 


38 


0.082674 


4°43'34" 


68 


0,046199 


2°38'43" 


39 


0.080554 


4°36'20" 


69 


0,0455 30 


2°36*25" 


40 


0.078540 


4°29'27" 


70 


0,044879 


2°34'1 1" 


41 


0.07 6624 


4°22*54" 









Die Führungsbänder werden aus Kupfer, Kupferlegierungen, Weich - 
eisen, Sintereisen oder Kunststoff gefertigt und meist in eine entspre- 
chende Nut der Geschoßhülle eingepreßt und anschließend auf Fertig- 



526 



maß überdreht. Längsrillen im Nutboden verhindern ein Durchrutschen. 
Der Außendurchmesser der Bänder ist etwas größer als der Rohrdurch- 
messer d 2 in den Zügen (s.ßild 1 136); dadurch wird gewährleistet, daß 
nach dem Einschneiden bzw. Eindrücken in die Züge die Zugprofile voll 
ausgefüllt sind und die Führungsbänder gut gegen die Pulvergase ab- 
dichten. In den meisten Fällen genügt diese Abdichtung, bei Hochlei- 
stungsgeschossen kann eine zusätzliche Dichtung in Form eines Dicht- 
ringes aus elastischem oder plastischem Material wie Gummi oder 
Kunststoff hinzutreten. 

Beim Abschuß eines Geschosses und bei seinem Durchgang" durch das 
Rohr treten folgende Beanspruchungen auf: 

Flächenpressung zwischen Führungsband und Zügen durch die 
Leistenkraft, 

Tangentialschub zwischen Führungsband und Geschoßhülle, 

Thermische Beanspruchung und Abrieb (Verschleiß) des Führungs- 
bandes durch die Reibungsenergie, 

Radiale Beanspruchung der unter dem Führungsband liegenden Ge- 
schoßhülle infolge der Verquetschung. 



Bei der Dimensionierung von Führungsbändern und Zügen ist darauf 
zu achten, daß die drei erstgenannten Beanspruchungen aufgenommen 
werden können. Ferner können durch Auswahl der Werkstoffe hinsicht- 
lich ihrer Gleiteigenschaften und der Warmfestigkeit auch bei hohen 
ballistischen Leistungen und hoher Kadenz die Reibungsarbeit mög- 
lichst klein gehalten und rohrschonende Bedingungen erzielt werden. 



11.5.1.1. Die Leistenkraft 

Verwendete Bezeichnungen (s. auch Bild 1138): 



P(x) 


= Gaskraft am Geschoßboden an der Stelle x des Rohres 


Pix) 


= Gasdruck an der Stelle x 


d 


^ Kaliber 


X 


= Längsrichtung des Rohres 


V 


= abgewickelte Umfangsrichtung 


ctix) 


= Drallwinkel an der Stelle x 


R(x) 


= Leistenkraft an der Stelle x 


jiR(x) 


= Reibungskraft an der Stelle x 



527 



I 

V 



= Trägheitsradius des Geschosses im Rohr 
= Geschoßträgheitsmoment um die Längsachse 
= Geschoßweg im Rohr 
= Winkelgeschwindigkeit 
= Geschoßgeschwindigkeit im Rohr 
: (-n 




V*IW«*« R(xkcs * 

Bild 1 1 38. Darstellung der Kräfte am Geschoß. 

Unter Berücksichtigung der Züge zur Darstellung des wirksamen 
Rohrquerschnitts (z = Zahl der Züge, t = Zugtiefe, b z = Zugbreite) 
ergibt sich die Gaskraft am Geschoßboden zu 



P(x) 



p(x) ■ (-£d 2 + ztb z ). 
4 



Das Kräftegleichgewicht in x-Richtung ergibt: 



P(x) - R(x) |sina(x) + ß - cosa(x)] - vx\q 

Das Momentengleichgewicht um die x-Achse liefert: 

Rix) (cosa(x) - ß ■ sina(x)]-ä - J ÖSSl = 0. 

2 dt 



4? = o. 



(2) 



Mit 



v tan a ■ 3 v ^ 
d dx 



wird nach Umwandlung aus Gleichung (2): 

_dV + d 2 y 
dt dx dx^ 
d cosa(x) — ß sina(x) 



R(x) 



(3) 



Setzt man näherungsweise 
jusina(x) % 0, 
cosa(x) « 1 

und 
528 



P(x) * rnG 37 . 



so vereinfacht sich Gleichung (3) als Näherungsformel für die Leisten- 
kraft zu 



Bei konstantem Drall mit der Drallkurve y = tan o. • x wird 



(4) 



R < x > =: H 2 4 J tanaP(x). (5) 



Mit J = mQ i 2 

ergibt sich die Leistenkraft zu 

R(x) = (~-) 2 Pix) tana = P(x) (6) 

(D = Drallänge in Kalibern) 

Für Überschlagsrechnungen können mit guter Annäherung folgen- 
2 1 

de Werte für — in die Gleichung (6) eingesetzt werden: 

für ein übliches Sprenggeschoß 0,73, 

für ein Minengeschoß 0,76, 

für ein Panzersprenggeschoß 0,72, 

für ein Hartkerngeschoß mit Treibspiegel 0,50 . . . 0,56. 

Bei parabolischem Drall mit der Drallkurve y = c x x + c 2 x 2 wird die 
Gleichung der Leistenkraft 

R(x) = (^-T [P(x)tan<* A + (tan a E -tana A ) xP(x) ^ 7 m G ) , 

(a A = Anfangsdrallwinkel, a E = Enddrallwinkel). 



11.5.1.2. Flächenpressung und Reibungsarbeit der Führungs- 
bänder 

Bild 1139 zeigt einen räumlich gezeichneten Führungsbandausschnitt 
mit der Definition der Abmessungen. 

Bei der Dimensionierung der Züge und Führungsbänder ist von der 
durch die größte Leistenkraft Rmax verursachten Flächenpressung an 
der Zugflanke auszugehen. 



529 



B = Führungsbandbreite 
bf= Feldbreite 
b 2 = Zugbreite 
t = Zugtiefe 
a = Dral Iwinkel 



Bild 1139. 

Führungsbandausschnitt. 
Die Gesamtführungsfläche des oder der Führungsbänder ergibt sich zu 



damit wird die maximale Flächenpressung 

- R rnax - R max rnc 
omax p z t B 

oder, da der Drallwinkel et im allgemeinen klein und damit cos a ~ 1 ist, 



Anhaltswerte für zulässige Flächenpressungen von Führungsbandwerk- 
stoffen sind für 

Kupferlegierungen o ^ 1 50 ••• 200 N/mm 2 , 
Sintereisen o ^ 200 300 N/mm 2 . 

Kunststoff o * 100 -■■ 200 N/mm 2 . 

Die Reibungsarbeit W der Führungsbänder ergibt sich aus 

1 

W= / R(x) ju (x) d (x) 

o 

oder mit einem mittleren Reibungskoeff izienten ß Q zwischen Führungs- 
band- und Rohrwerkstoff 

1 

W= ßo / R(x) d(x). 
o 

530 




Bei konstantem Drall wird mit Gleichung (6) und 

/ P(x) d(x) = ^ (worin m*=mQ + 0,5 m L ; 

m\_ = Masse der Ladung): 

W = M 0 <"3-) y v; tan a. 
Der mittlere Reibungswert ß 0 liegt zwischen 0,12 und 0,18. 

11.5.1.3. Die Drehzahl der Geschosse 

Die Drehzahl n eines Geschosses an einer beliebigen Stelle im Rohr 
ergibt sich zu 

6000 v 6000 v . . 

n = " tan a oder n = (in U/min). 

tt d D d 

Darin ist 

v die Geschoßgeschwindigkeit in m/s > an der betreffenden 
a der Drallwinkel f Steife 

D die Drallänge in Kalibern 
d das Kaliber in cm. 

Zur Bestimmung der Geschoßdrehzahl an der Rohrmündung ist für v die 
Mündungsgeschwindigkeit v 0 , für a der Enddrallwinkel c*e und für D die 
Enddrallänge D E zu setzen. 

Die Winkelgeschwindigkeit (in s'M ergibt sich aus der jeweiligen 
minutlichen Drehzahl n zu 

- -#> 

In Bild 1140 ist ein doppel-logarithmisches Netz gezeichnet, aus dem 
mit v, D und d die Drehzahl n abgelesen werden kann. Die Anwendung 
des Netzes ist an einem Beispiel erläutert: 

Man lege durch das Kaliber d = 15,5 cm und die Drallänge D = 25 Kai. 
eine der schrägen Linien fest; an deren Schnittpunkt mit der Senkrech- 
ten bei v = 560 m/s ziehe man eine Waagerechte zur Drehzahlskala hin, 
wo der Wert n = 8700 U/min abgelesen werden kann. 



11.5.2. Die Beanspruchung der Geschoßhüllen beim Ab- 
schuß 

Die Dimensionierung und die Werkstoffauswahl in Verbindung mit der 
Festlegung des Fertigungsverfahrens für eine Geschoßhülle erfolgen 



531 



8 ° 3 88 




\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\\v 



\ 



\ 




\ 



w 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



7 s 



\ 



\ 



X 



w 



\ 



s 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



\ 



Bild 1140. 



•-"2 S sq S SS 22888 SS388 
D(KaL) ► 

Netztafel zur Ermittlung der Geschoßdrehzahl n aus v, D 
und d. 



532 



nach den beiden Gesichtspunkten Haltbarkeit beim Abschuß" und 
„Wirkung im Ziel". 

Die Haltbarkeit läßt sich rechnerisch erfassen. Die Wirkung im Ziel 
(Splitterbildung) muß durch Beschußversuche festgestellt werden. 

Im folgenden wird eine Zusammenstellung der gebräuchlichsten For- 
meln, wie sie zur Berechnung einer Geschoßhülle verwendet werden, 
gegeben (s. auch Bild 11 41 ). 

Verwendete Bezeichnungen: 



d 


mm 


Kaliber 




mm 


Unterkaliber 


amax 


m/s 2 


max. Geschoßbeschleunigung in Bewegungsrichtung 
(Reibung vernachlässigt) 


v o 


m/s 


Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses 


Pmax 


N/mm 2 


größter auf den Geschoßboden wirkender Gasdruck 


q 


mm 2 


Querschnitt des führenden Teils des Rohres = 

J d 2 + ztb 2 ; für gezogene Rohre mit üblichen 
4 

Profilen ist q (0,805 •■• 0,82) d 2 1 ) 


rpQ 


Kg 


f*pcf*hr» RnP\A<if* Kt im Dnhr 

vjcbuiiu ioyewiL.ni im nuni 


u 




^tpllp für Hio Hip Rprorhnunn prfnlnt 

OICMC, 1 LH LJ 1 C UIC DCI CLHIILIIILj Cl 1 U 1 LJ l 


m y ( u ) 


kn 


(iP\A/irht allpr unr H p m f^p^rhnRhiillpnniiPrsrhnitt 

Vj C VV I^IIL Oil vi VUI LJ w 1 II VJ wdLIIUiJIIUIICI1L|Llwl 3L>I1I1ILI 

bis zu der Stelle (u) liegenden Geschoßteile, die 
sich auf den Querschnitt an der Stelle (u) abstützen 


a(u) 


N/mm 2 


Zug- oder Druckspannung (statisch) an der Stelle (u) 


f(u) 


mm 2 


Fläche des Querschnitts an der Stelle (u) 


oc E 


(°) 


Enddrallwinkel 


LJ 


s" 1 


Winkelgeschwindigkeit 


v r 


m/s 


Umfangsgeschwindigkeit 


*t 


N/mm 2 


Umfangs-(Tangential-) Spannungen in der Geschoß- 
hülle 


o r 


N/mm 2 


Spannungen in radialer Richtung 


°x 


N/mm 2 


Spannungen in Längsrichtung 


r 


mm 


Radius der Geschoßhülle 



1 ) Der höhere Wert gilt für automatische Kanonen. 

533 



i Index für innen" 

a — Index für ,, außen" 

p kg/mm 3 Dichte 

sp — Index für „Sprengstoff" 

H Index für Geschoßhülle" 

P 5 p N/mm 2 durch Sprengstoff bewirkter hydrostatischer Druck 
innen auf die Geschoßhülle 

l S p mm größte Länge der Sprengstoff ullung 



^Iz ^ 




Bild 1141. Geschoßhülle mit verwendeten Bezeichnungen. 

Die Trägheitskräfte bei der Translationsbewegung eines Geschosses im 
Rohr bewirken in der Geschoßhülle in einem beliebigen Querschnitt (u) 
die Beanspruchung entsprechend dem Grundgesetz der Dynamik 



oiu) = 



m v (u) a max 
flu) 



Die maximale Geschoßbeschleunigung amax läßt sich aus folgendem 
Zusammenhang errechnen: 



Pmäx 0 - m G a max 

_ pmax q . 

amax m G ' 

in die obenstehende Gleichung für oiu) eingesetzt, schreibt sich diese 
dann: 

a(u) - p max . 
mQf(u) 



Am Geschoßboden wird die dem maximalen Gasdruck. entsprechende 
Druckbeanspruchung o = p ma x. 

Die Zentrifugalkraft bei der Rotationsbewegung des Geschosses erzeugt 
folgende Beanspruchungen: 

534 



a) bei dünnwandigen Hüllen ist die durch die Fliehkräfte hervorgerufene 
Tangential Spannung 



O t = ßH u) o r 

b) bei dickwandigen Hüllen tritt ein dreiachsiger Spannungszustand 
entsprechend der Beanspruchung umlaufender Hohlzylinder auf; in 
Umfangsrichtung entstehen daher die Tangentialspannungen 

innen: o ti = 0,858 p H r l M + 0,167 (^-) 2 j, 

r a 

außen: o ta = 0,858 p H cj J rj.[ 2 + 0,1 67 |; 

in radialer Richtung wirkt die Radialspannung 

o f = 0,429 pj_j u>q r|[1 + ( r -H 2 -(-^ 2 ^(-f-| 2 j; 

r a r r a 

in Längsrichtung ergibt sich die Spannung 

°xa=-°x\ ="0.107 p H ^ 2 r i (1 -(f 1 ) 2 I- 

' a 

(cj 0 = Winkelgeschwindigkeit an der Rohrmündung) 

Zusammenhang zwischen axialer und tangentialer Bewegung: 

u)q = 2v q tan die Winkelgeschwindigkeit an 

0 d der Rohrmündung. 

v r(max) = v^tana^ die Umfangsgeschwindigkeit an 

der Rohrmündung bei kal iber- 
gleichen Geschossen 

und v r =v 0 -i-tana E die Umfangsgeschwindigkeit an 

d der Rohrmündung bei unterkali- 

brigen Geschossen (mit d, = 
Unterkaliber und d = Kaliber). 

Bei der Beanspruchung der Geschoßhüllen durch den Sprengstoffdruck 
wird der Sprengstoff rechnerisch wie eine Flüssigkeit behandelt. Der 

hydrostatische Druck p sp = P sp l sp a max erzeugt folgende Beanspru- 
chungen: 

a) in Umfangsrichtung die Tangentialspannung 
(^-) 2 + 1 



°ti = Psp-r J 



W 2 -1 



535 



b) in radialer Richtung die dem hydrostatischen Druck entsprechende 
Radialspannung 

°T\ = P S p- 

Bei der Beanspruchung durch den Gasdruck, der hinter dem Führungs- 
band auf die Geschoßhülle wirkt, erfolgt die Berechnung wie bei einem 
Rohr unter Außendruck. 

In Umfangsrichtung ist die Tangentialspannung 

a MPmax> ^Pmax - )2 ' 

r a 

in radialer Richtung sind die Spannungen 

°ra = Pmax. 
a rj = 0. 

Die Beanspruchung der Geschoßhüllen unter dem Führungsband tritt 
beim Einschneiden eines Führungsbandes in die Züge als radiale 
Beanspruchung des unter dem Führungsband liegenden Teils der 
Geschoßhülle auf. Die Größe dieser Beanspruchung hängt von den 
Abmessungen und vom Werkstoff des Führungsbandes sowie von der 
Art und der Anzahl der Züge ab. Rechnerisch läßt sie sich nur schwer 
erfassen. Deshalb bildet man die Hüllen an dieser Stelle besonders 
kräftig aus, was insbesondere bei dünnwandigen Ausführungen (z.B. bei 
Minengeschossen) einen Mehraufwand in der Fertigung bedeuten kann. 



536 



12. Raketen 



Obgleich das technische Prinzip der Raketen spätestens seit dem 1 3. 
Jahrhundert in unserem Kulturkreis bekannt ist hat es erst seit den 
vierziger Jahren dieses Jahrhunderts größere Bedeutung gewonnen. 
Heute ist die Rakete die Basis der Weltraumtechnik, und sie nimmt eine 
entscheidende Rolle in der Wehrt«chnik ein. 

Das wesentliche Merkmal der Rakete, der Reaktionsantrieb, läßt sich 
geschichtlich bis etwa 100 v.Chr. zurückverfolgen, als der griechische 
Philosoph Heron von Alexandrien diese Antriebsart mit seinem Äolus- 
Ball experimentell verifizierte. 

Über viele Jahrhunderte hinweg zählte die Herstellung und die 
Anwendung von Raketen zur Kunst der Feuerwerker. Als Waffen 
wurden sie verschiedentlich in Form von Brandraketen und später auch 
mit Sprengköpfen eingesetzt; insofern hat die Raketenwaffe eine ältere 
Tradition als die Rohrwaffe, wenn auch die letztere seit dem 14. 
Jahrhundert dominant war [>1 ]. 

Die Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen und die Entwicklung 
der Raketentechnik ist insbesondere mit den Namen ZIOLKOWSKI, 
GODDARD, OBERTH und v. BRAUN verbunden. 

Das entscheidende Merkmal der Rakete im Unterschied zu einem im 
Rohr beschleunigten Projektil besteht darin, daß bei der Rakete das 
Antriebsaggregat mit dem Treibstoff Bestandteil des Projektils ist. In 
einer Brennkammer werden flüssige und/oder feste Treibstoffe in heiße 
Gase mit erhöhtem Druck überführt, die durch eine Expansionsdüse mit 
hoher Geschwindigkeit nach hinten austreten. Nach dem Impulssatz der 
Mechanik führen die nach hinten ausströmenden Gase zu einer 
Reaktionskraft, die - bezogen auf das Projektil — nach vorn gerichtet 
ist und dieses antreibt; das ist der Schub. Während ein im Rohr 
beschleunigtes Projektil bereits nach einigen Millisekunden beim Ver- 
lassen des Rohres seine maximale Geschwindigkeit erhält, läßt sich die 
Antriebsphase bei Raketen über viele Sekunden oder Minuten hinaus 
ausdehnen. 

Dies führt einmal dazu, daß die Beschleunigungskräfte beim Antrieb der 
Rakete um etwa fünf Größenordnungen geringer sind, so daß die 
Gesamtstruktur bei der Rakete wesentlich leichter dimensioniert 
werden kann als bei Rohrwaffenmunition. Die geringen Beschleuni- 
gungskräfte haben für wehrtechnisches Gerät insbesondere dann Be- 
deutung, wenn das Projektil mit einer aufwendigen und damit mecha- 
nisch empfindlichen Elektronik und Sensoren (z.B. mit einem Ziel- 
suchkopf) ausgestattet werden soll. 



537 



12. Raketen 



Obgleich das technische Prinzip der Raketen spätestens seit dem 1 3. 
Jahrhundert in unserem Kulturkreis bekannt ist hat es erst seit den 
vierziger Jahren dieses Jahrhunderts größere Bedeutung gewonnen. 
Heute ist die Rakete die Basis der Weltraumtechnik, und sie nimmt eine 
entscheidende Rolle in der Wehrt«chnik ein. 

Das wesentliche Merkmal der Rakete, der Reaktionsantrieb, läßt sich 
geschichtlich bis etwa 100 v.Chr. zurückverfolgen, als der griechische 
Philosoph Heron von Alexandrien diese Antriebsart mit seinem Äolus- 
Ball experimentell verifizierte. 

Über viele Jahrhunderte hinweg zählte die Herstellung und die 
Anwendung von Raketen zur Kunst der Feuerwerker. Als Waffen 
wurden sie verschiedentlich in Form von Brandraketen und später auch 
mit Sprengköpfen eingesetzt; insofern hat die Raketenwaffe eine ältere 
Tradition als die Rohrwaffe, wenn auch die letztere seit dem 14. 
Jahrhundert dominant war [>1 ]. 

Die Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen und die Entwicklung 
der Raketentechnik ist insbesondere mit den Namen ZIOLKOWSKI, 
GODDARD, OBERTH und v. BRAUN verbunden. 

Das entscheidende Merkmal der Rakete im Unterschied zu einem im 
Rohr beschleunigten Projektil besteht darin, daß bei der Rakete das 
Antriebsaggregat mit dem Treibstoff Bestandteil des Projektils ist. In 
einer Brennkammer werden flüssige und/oder feste Treibstoffe in heiße 
Gase mit erhöhtem Druck überführt, die durch eine Expansionsdüse mit 
hoher Geschwindigkeit nach hinten austreten. Nach dem Impulssatz der 
Mechanik führen die nach hinten ausströmenden Gase zu einer 
Reaktionskraft, die — bezogen auf das Projektil — nach vorn gerichtet 
ist und dieses antreibt; das ist der Schub. Während ein im Rohr 
beschleunigtes Projektil bereits nach einigen Millisekunden beim Ver- 
lassen des Rohres seine maximale Geschwindigkeit erhält, läßt sich die 
Antriebsphase bei Raketen über viele Sekunden oder Minuten hinaus 
ausdehnen. 

Dies führt einmal dazu, daß die Beschleunigungskräfte beim Antrieb der 
Rakete um etwa fünf Größenordnungen geringer sind, so daß die 
Gesamtstruktur bei der Rakete wesentlich leichter dimensioniert 
werden kann als bei Rohrwaffenmunition. Die geringen Beschleuni- 
gungskräfte haben für wehrtechnisches Gerät insbesondere dann Be- 
deutung, wenn das Projektil mit einer aufwendigen und damit mecha- 
nisch empfindlichen Elektronik und Sensoren (z.B. mit einem Ziel- 
suchkopf j ausgestattet werden soll. 



537 



Zum anderen, und hier liegt neben der Anwendung in der Weltraum- 
technik die entscheidende Bedeutung der wehrtechnischen Anwendung, 
lassen sich durch Raketen Nutzlasten über wesentlich größere Entfer- 
nungen transportieren, als dies mit Rohrwaffen möglich ist. Bei 
Rohrwaffen gibt es, bedingt durch die Festigkeitsgrenzen der Werk- 
stoffe und die besonderen gasdynamischen Vorgänge bei der Projektil- 
beschleunigung, eine obere Grenze für die Projektilgeschwindigkeit, die 
zu einer Begrenzung der Reichweite führt. Bei der Rakete besteht diese 
Begrenzung nicht; es läßt sich — teilweise unter Verwendung von 
partiellen Kreisbahnen — jede Reichweite auf der Erde erzielen. Darüber 
hinaus ist es eben möglich, das Schwerefeld der Erde zu verlassen, um 
den Mond oder andere Planeten zu erreichen. 

Neben der großen Reichweite zeichnet sich die Rakete auch dadurch 
aus, daß sich mit ihr große Nutzlasten transportieren lassen, was in der 
wehrtechnischen Anwendung bedeutet, daß atomare Gefechtsköpfe mit 
einer Sprengkraft von mehreren Megatonnen TNT, Mehrfachgefechts- 
köpfe und andere Varianten mit aufwendigen Steuereinrichtungen ins 
Ziel gebracht werden können. 

Für konventionelle Anwendungen (Artillerie, Panzerbekämpfung und 
Abwehr von Tieffliegern) kann es auch zweckmäßig sein, das Antriebs- 
prinzip der Rakete und der Rohrwaffe zu kombinieren. Das führt zum 
sogenannten nachbeschleunigten Geschoß. 1 ) 

Die Firma Rheinmetall konnte zur Entwicklung der Raketentechnik 
verschiedene Beiträge leisten. So wurde z.B. 1937 eine Regeldüse 
entwickelt. Während des zweiten Weltkrieges entstanden u.a. die 
vierstufige Fernartillerierakete ,, Rheinbote" und die zweistufige Fla- 
Rakete ,, Rheintochter". Anfang der sechziger Jahre wurde eine leichte 
Artillerierakete entwickelt, die sich durch Drallstabilisierung und damit 
verbundene kurze Baulänge auszeichnet. 

Im folgenden soll hier ein kurzer Überblick über den Aufbau der 
Raketen gegeben werden; außerdem werden die besonderen Merkmale 
der ungelenkten und der gelenkten Raketen behandelt. Nach einigen 
Bemerkungen über die Gefechtsköpfe von Raketen sind abschließend 
die Daten verschiedener bekannter Raketenwaffen zusammengestellt. 
Ausführungen zur inneren und äußeren Ballistik der Rakete finden sich 
in den Kapiteln 2 und 3. Für ein eingehenderes Studium der Raketen- 
technik wird z.B. auf die Bücher von W.WOLFF [2], L. DAVIS u.a. [31, 
M. BARRkRE u.a. |4] sowie R.E. KUTTERER [5) verwiesen. 



1 )Vgl. 11.2.6. 
538 



12.1. 



Aufbau der Raketen 



Eine Rakete setzt sich aus folgenden wesentlichen Baugruppen zu- 
sammen: 

Raketenmotor, 
Nutzlast, 

Stabilisierungs- und /oder Lenkeinrichtung. 

Sie wird von einer Startvorrichtung in Form eines Gestelles, einer 
Schiene oder eines Führungsrohres abgeschossen. 

In Bild 1201 ist der Aufbau von flügelstabilisierten Raketen mit 
Festtreibstoff, diergolem und monergolem Flüssigtreibstoff sowie 
Hybridtreibstoff schematisch dargestellt. 

Die physikalisch-chemischen Grundlagen zu diesen Antriebsarten sind 
in den Kapiteln 1 und 2 angegeben. 

Allen Antriebsarten gemeinsam ist die Brennkammer, in der aus dem 
mitgeführten Energieträger die heißen Gase bei erhöhtem Druck erzeugt 
werden. Daran schließt sich nach hinten die Expansionsdüse (Lavaldüse) 
an, aus der die Gase )n stoßfreier Expansion mit Überschallgeschwin- 
digkeit (2000 bis 3000 m/s) austreten. 

Beim Feststofftriebwerk ist der Treibstoff direkt in der Brennkammer 
untergebracht. Er wird dort unter Verdammung mit Hilfe einer 
Anfeuerungsladung gezündet. Die entsprechend der innenballistischen 
Auslegung nicht für den Abbrand vorgesehene Oberfläche des Treib- 
satzes ist mit einer Schutzschicht (Isolation) versehen bzw. mit der 
Wand der Brennkammer fest verklebt. 

Diergole Flüssigkeitstriebwerke besitzen je einen Tank für den Brenn- 
stoff und den Oxydator, aus denen die Komponenten mit Hilfe von 
Förderpumpen oder Druckgas über Einspritzdüsen der Brennkammer 
zur Reaktion zugeführt werden. 

Die Zündung erfolgt im allgemeinen spontan beim Kontakt der 
Komponenten (hypergole Treibstoffe). 

Bei monergolen Triebwerken wird der flüssige Treibstoff mit entspre- 
chenden Mitteln — wie bei den diergolen Triebwerken — in die 
Brennkammer gefördert und dort gezündet oder durch Kontakt mit 
einem Katalysatorbett umgesetzt. Die Bedeutung der monergolen 
Triebwerke ist gering; sie können jedoch aufgrund jüngerer Ergebnisse 
auf der Basis von Hydrazin und schnellen Katalysatoren für Steuertrieb- 
werke bei Satelliten interessant werden [6]. 

Hybride Triebwerke zeichnen sich dadurch aus, daß eine Treibstoff- 
Komponente, im allgemeinen der Brennstoff, als Feststoff in der 



539 



/ 


// " 


— h 







1 Nutzlast 

2 Raum für Steueraggregate 

3 Federring 

4 Anfeuerung 

5 Treibsatz 

6 Abstützung 

7 Düse 

8 Leitwerk 



Rakete mit Feststofftnebwerk (Innenbrenner) 




1 Nutzlast 

2 Raum für Steueraggregate 

3 Oxydatortank 

4 B rennstoff tank 

5 Brennstoffpumpe 

6 Ox ydatorpu mpe 

7 Turbinen für den Antrieb 
der Treibstoff pumpen 

8 E i nspritzdüsen 

9 Gekühlte Brennkammer mit 



Schubdüse 

Rakete mit diergolem F lüssigkeitstr idbwerk 10 Leitwerk 




1 Nutzlast 

2 Raum für Steueraggregate 

3 Druckgastank 

4 Regelventil 

5 Treibstofftank 
_ 6 Einspritzdüse 

7 Brennkammer 

8 Katalysator 

9 Düse 



Rakete mit monergolem Flüssigkeitstriebwerk 10 Leitwerk 




1 Nutzlast 

2 Raum für Steueraggregate 

3 Druckgastank 

4 Regelventil 

5 Tank mit flüssigem Oxydato 

6 Einspritzdüse 

7 Fester Brennstoff 

8 Abstützung 

9 Düse 



Rakete mit hybridem Triebwerk 10 Leitwerk 

ß/7cM201. Aufbau der Raketen mit verschiedenen Triebwerksarten. 



540 



Brennkammer angeordnet ist und die andere Komponente, im allge- 
meinen der Oxydator, als Flüssigkeit zugeführt wird. Die Zündung 
erfolgt auch hier vorzugsweise spontan beim Kontakt der Komponen- 
ten. 

Während die großen Raketen für Weltraummissionen mit diergolen 
Flüssigkeitstriebwerken arbeiten, wobei der Treibstoff vor dem Start 
aufgetankt wird, verwenden militärische Raketen wegen der Notwendig- 
keit laufender Einsatzbereitschaft bisher vornehmlich Festtreibstoffe. 
Um die Möglichkeit der Schubsteuerung zu haben, finden aber auch 
diergole und hybride Antriebe Verwendung. Dabei ist dann eine 
lagerfähige Kapselung der Treibstoff-Komponenten erforderlich („pre- 
package"). 



12.2. Ungelenkte Raketen 

Die ungelenkten Raketen sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre 
Flugbahn durch die Auslegung des Antriebs, die Massen, die aerodyna- 
mischen Verhältnisse und die Abgangsrichtung festgelegt ist. Der 
Antrieb kann — wie bei den gelenkten Raketen — sowohl einstufig als 
auch mehrstufig erfolgen. Beim mehrstufigen Antrieb nutzt man den 
Vorteil aus, daß die jeweils ausgebrannte Brennkammer von der Rakete 
abgetrennt wird und nicht als Totmasse weiter mit angetrieben werden 
muß. 

Hand in Hand mit dem Verzicht auf eine besondere Lenkeinrichtung 
geht die Notwendigkeit der außenballistischen Stabilisierung. Die 
ungelenkten Raketen erfüllen ihren Auftrag wegen der Streuung im Ziel 
nur bei begrenzten Reichweiten. Die Flugbahn beschränkt sich im 
wesentlichen auf den lufterfüllten Raum. Die Stabilisierung erfolgt — 
wie bei den Geschossen — aerodynamisch, also durch Leitwerke, oder 
durch Drall. 

Die Leitwerke zur aerodynamischen Stabilisierung befinden sich am 
Raketenheck, da sie die Aufgabe haben, den Angriffspunkt der 
Luftkräfte möglichst weit in den hinteren Bereich des Raketenkörpers 
(hinter den Schwerpunkt) zu legen; sie sind starr oder klappbar 
ausgeführt und ragen im allgemeinen über den Durchmesser des 
Raketenkörpers hinaus. 

Klappleitwerke werden bei militärischen Raketen gelegentlich bevor- 
zugt, weil mit eingeklapptem Leitwerk die erforderlichen Stapel- und 
Transportvolumina geringer gehalten werden können. Darüber hinaus 
lassen sich Raketen mit Klappleitwerken aus Führungsrohren verschie- 
ßen, die z.B. bei leichten Artillerieraketen in Bündeln zu einem Werfer 
zusammengefaßt werden. 



541 



Um beim Klappleitwerk Bahnstörungen zu vermeiden, sollten die Flügel 
direkt nach dem Öffnen verriegeln; außerdem ist anzustreben, daß die 
einzelnen Flügel miteinander gekoppelt sind, so daß das Öffnen 
gleichmäßig erfolgt. 

Zum Ausgleich fertigungsbedingter Unsymmetrien der Massen Verteilung 
des Raketenkörpers und des Schubvektors, d.h. um diese für die 
Flugbahn möglichst unwirksam zu machen, wird auch der aerodyna- 
misch stabilisierten Rakete häufig ein geringer Drall erteilt, den man 
durch Anstellung der Leitwerke oder beim Abschuß durch eine 
spiralförmige Führungsnut in der Abschußvorrichtung erzeugt. 

Bei drallstabilisierten Raketen wird auf Leitwerke verzichtet. Die 
Stabilisierung erfolgt ausschließlich durch den Drall, der dann natürlich 
wesentlich höher sein muß als der Ausgleichsdrall bei den aerodyna- 
misch stabilisierten Raketen. 

Der erforderliche Drall wird im allgemeinen durch eine entsprechende 
Komponente des Schubvektors erzeugt. Zu diesem Zweck benutzt man 
eine kranzförmige Anordnung von angestellten Schubdüsen, die ent- 
weder gleichzeitig den Schub für den Antrieb in Bahnrichtung mit- 
liefern oder von der Hauptdüse getrennt sein können. Die Drallerzeu- 
gung durch Schub läßt sich natürlich auch mit Zügen in dem 
Abschußrohr kombinieren, durch welche ein ausreichender Anfangs- 
drall sichergestellt wird. 

Da neben der Stabilität auch die Folgsamkeit auf der Bahn zu fordern 
ist, ergibt sich für die drallstabilisierte Rakete eine Einschränkung für 
das Verhältnis von Länge zu Kaliber; diese lautet: L/D < 7. 

Die für die Stabilisierung erforderliche Drehzahl der Rakete läßt sich 
analog zu der erforderlichen Drehzahl bei Geschossen berechnen (s. 
Kap. 11). 

Drallstabilisierte Raketen lassen sich als Artillerieraketen einsetzen und 
werden in Form von nachbeschleunigten Geschossen (s. 11.2.6) 
verwendet; sie arbeiten mit Festtreibstoffen. 

Dem Vorteil des geringen Systemgewichtes und damit einer erhöhten 
Mobilität, über den die ungelenkten Raketenwaffen im Vergleich zu den 
Rohrwaffen verfügen, steht der Nachteil der wesentlich größeren 
Streuung im Ziel gegenüber. 

In Bild 1202 ist die Streuung einer ungelenkten Artillerierakete der 
einer Artillerie-Rohrwaffe etwa gleicher Reichweite gegenüberge- 
stellt [7]. 



542 



[TD Rakete 
B Geschon 



Bild *\2Q2. Vergleich der Streuung einer Artillerierakete und einer 
entsprechenden Rohrwaffe bei einer Schußweite von 
15 km. 

Die Streuungsursachen bei ungelenkten Raketen sind: 

Zufälliger Winkel zwischen Bahntangente und Schubvektor aufgrund 
der bei jedem Projektil auftretenden Anstellung; 

Unsymmetrien im Schubvektor; 
Unsymmetrien im Leitwerk; 

Windeinfluß: Bei Seitenwind dreht die Rakete auf dem aktiven 
Bahnabschnitt in den Wind, d.h. die Seitenabweichung der Bahn ist 
zur Windrichtung entgegengesetzt. Die Seitenablage bis zum Brenn- 
schluß ist im allgemeinen um eine Größenordnung größer als bei nicht 
angetriebenen Projektilen. Nach Brennschluß verhält sich die Rakete 
wie ein normales Geschoß bei Wind {s. Kap. 3); 

Einfluß der Startschienenlänge sowie Schwingungen des Startgestells 
und der Rakete während des Abschusses. 

Wegen der vergleichsweise großen Streuung der ungelenkten Raketen 
werden diese vornehmlich als Flächenfeuerwaffen eingesetzt, wobei 
besondere Gefechtsköpfe und Zünder Verwendung finden. 



12.3. Gelenkte Raketen 

Die gelenkten Raketen, also Flugkörper mit Reaktionsantrieb, bei 
denen während des Fluges ins Ziel laufend eine Kursüberwachung und 
ggf. Kursänderung erfolgt, gehören wohl zu den technisch interessan- 
testen Waffen. 

Eine Lenkung wird bei militärischen Raketen teilweise verwendet, um 
gegen feststehende Ziele die Treffgenauigkeit zu erhöhen; insbesondere 
ist die Lenkung aber entscheidend für die Funktion von Verfolgungs- 
raketen, die gegen bewegte Luft-, Boden- oder Seeziele eingesetzt 
werden. 

Das technische System einer gelenkten Rakete läßt sich als Regelkreis 
[8] beschreiben, wie er in Bild 1203 in einfachster Form dargestellt ist. 



543 



Regelstrecke (Rakete 
mit Lenkmittel) 
Regler 

Regelgröße (Flugbahn) 
Führungsgröße (Soll- 
flugbahn) 

Stellgröße (Stellung der 
Lenkmittel) 
Störgröße 

Bild 1 203. Die gelenkte Rakete als Regelkreis. 

Die Regelstrecke S besteht aus der eigentlichen Rakete mit dem 
Lenkmittel wie z.B. Luftrudern. Die Stellgröße y am Eingang der 
Regelstrecke ist die Stellung der Lenkmittel; die Regelgröße x als 
Ausgang der Regelstrecke ist der Kurs der Rakete. Neben der Stellgröße 
y wirken auf die Regelstrecke die Störgrößen z, . . . z n , die teilweise als 
Ursachen der Streuung bei ungelenkten Raketen unter 12.2 angespro- 
chen wurden. Der Regler R, der die Regelgröße x und die Führungs- 
größe w zur Stellgröße y verarbeitet, besteht aus dem Vergleichsgerät 
für Regel- und Führungsgröße (Soll-/lstwert-Vergleich), einem Ver- 
stärker und einem Stellglied zum Antrieb der Lenkmittel, wie in Bild 
1204 gezeigt. 





1 Meßfühler 

2 Meßumformer 

3 Sollwertgeber 

4 Vergleichsgerät 

5 Verstärker 



Bild 1204. . Komponenten des Reglers. 

Man erkennt aus dieser Abbildung, daß neben dem Regler noch der 
Meßfühler mit Umformer für die Regelgröße und der Geber für die 
Führungsgröße (Sollwertgeber) erforderlich sind. 



Im folgenden soll auf die charakteristischen Komponenten des Regel- 
kreises „gelenkte Rakete" kurz eingegangen werden. Dabei muß hier 
allerdings auf eine Darstellung des dynamischen Verhaltens dieses 
Regelkreises verzichtet werden. 

Lenkmittel 

Die Lenkung eines Körpers bedeutet die Änderung seiner Bahn; diese 
Änderung ist durch Kräfte, die senkrecht zur Bahn wirken, zu 
erreichen. Solche Kräfte lassen sich bei den Raketen durch folgende 
verstellbare Lenkmittel erzeugen: 



544 



Luftruder, 
Strahlruder, 

schwenkbarer Raketenmotor, 
besondere Lenktriebwerke. 

Luftruder sind anstellbare Leitwerksflächen, die entweder großflächig 
am Heck der Rakete zusammen mit dem Stabilisierungsleitwerk 
angeordnet oder auch in kleineren Abmessungen am vorderen Teil 
installiert sind. Die Luftruder am vorderen Teil der Rakete erzeugen 
einen größeren Auftrieb und damit ein größeres Lenkmoment je 
Flächeneinheit. Die am Luftruder erzeugten Querkräfte entstehen 
durch die Luftströmung, also aerodynamisch. Betrag und Richtung der 
Querkraftresultierenden sind von der Anstellung der Luftruder ab- 
hängig, die durch das Stellglied in Form eines Servomotors erfolgt. 

Der Vorteil der Luftruder als Lenkmittel besteht darin, daß sie auch auf 
der passiven Bahn (nach Brennschluß) der Rakete arbeiten. Sie werden 
daher vorzugsweise bei Verfolgungsraketen eingesetzt. 

Strahlruder sind Auftriebskörper, die man in der Austrittsöffnung der 
Raketendüse anbringt; sie werden also von den Treibstoffgasen ange- 
strömt und erzeugen so — je nach Anstellung — die für die Lenkung 
erforderlichen Querkräfte. 

Da die Strahlruder einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind, 
unterliegen sie während ihres Einsatzes einem starken Verschleiß, so 
daß selbst bei Verwendung günstiger Materialien wie Graphit eine 
Abnutzung und damit maßliche Veränderung auftritt. 

Strahlruder sind z.B. bei der Polaris-Rakete verwendet worden (9). 

Die modernen Großraketen werden mit Hilfe schwenkbarer Raketen- 
motoren gelenkt; d.h. die Triebwerke sind in zwei Achsen schwenkbar 
gelagert (kardanische Aufhängung). Diese Art der Lenkung hat heute 
zweifellos die größte technische Bedeutung neben der aerodynamischen 
Lenkung durch Luftruder. 

Letztlich läßt sich eine Raketenlenkung natürlich auch durch besondere 
Lenktriebwerke darstellen, die einen Schub senkrecht zur Flugrichtung 
erzeugen und durch das Stellglied des Raketen-Regelkreises je nach 
Regelzustand intermittierend gezündet werden. Dieses Lenkmittel wird 
ebenfalls für die Lagestabilisierung sowie die Bahnänderung und 
Bahnkorrektur von Satelliten verwendet. 



Istwertgeber 

Im Regelkreis der gelenkten Rakete besteht der Istzustand im Prinzip in 
den sechs Freiheitsgraden der Raketen und deren zeitlicher Ableitung. 



545 



Von den Bewegungen der Rakete um ihre Hauptachsen interessieren 
jedoch im allgemeinen nur die Anstellungen um die Quer- und die 
Hochachse (Nicken und Gieren). Zur Messung dieser Größen werden 
Kreiselplattformen verwendet, die aus kardanisch aufgehängten Kreiseln 
bestehen, deren Auslenkung gegenüber dem raketenfesten System als 
elektrische Spannung an einem entsprechend angebrachten Potentio- 
meter abgegriffen wird. 

Die Messung der Beschleunigung in allen Freiheitsgraden kann ebenfalls 
raketenintern (z.B. durch piezoelektrische Geber) erfolgen, so daß 
sämtliche Daten der Rakete über die zurückgelegte Bahn und den 
aktuellen Bewegungszustand ohne äußere Informationen in ihr selbst in 
für die Lenkung geeigneter Form dargestellt werden können. 

Diese Erzeugung der Istwertinformationen der Rakete wird benutzt, 
wenn ihr vor dem Start ein vorgegebenes Flugbahnprogramm aufgege- 
ben wird oder in modifizierter Form auch bei Raketen mit Zielsuch- 
kopf. 

Bei Raketen, die boden- oder trägergestützt gelenkt werden, erfaßt man 
die Bahndaten der Rakete ebenso wie die des Zieles von der 
Kommandozentrale aus. Im Falle von Panzerabwehrraketen wird die 
Raketenbahn teilweise optisch verfolgt; sonst verwendet man eine 
Radarvermessung. 

Aus der folgenden Darstellung der Leitverfahren wird ersichtlich, daß 
häufig nur reduzierte Istwerte der Raketenbewegung für die Lenkung 
benötigt werden. 

Sollwertgeber (Leitverfahren) 

Der Sollwertgeber erzeugt die Führungsgröße des betrachteten Regel- 
kreises; er bestimmt also die Bahn der Rakete. Der zeitliche Verlauf der 
Führungsgröße hat so zu sein, daß das Ziel getroffen wird; d.h. die 
Führungsgröße wird wesentlich von den Bahnkoordinaten des Zieles 
bestimmt. Es werden je nach Erzeugung der Führungsgröße drei 
Leitverfahren unterschieden: 

Zielsuchverfahren, 

Leitstrahlverfahren, 

Kommandoverfahren. 

Beim Zielsuchverfahren wird die Ziellage in bezug auf die Rakete 
laufend durch einen Zielsuchkopf in der Spitze der Rakete gemessen 
und als Führungsgröße für die Lenkung in das Ziel benutzt. Je nach 
Auslegung der Lenkungsregelung bewegt sich die Rakete auf einem 
Verfolgungs- oder einem Vorhaltkurs zum Ziel. Im ersten Falle entsteht 
als Raketenbahn die sogenannte ,, Hundekurve", im zweiten Fall spricht 
man auch vom „Kollisionsverfahren". Der Unterschied zwischen den 
beiden Regelungsarten besteht darin, daß sich beim Verfolgungskurs die 
Rakete immer in Richtung auf das Ziel bewegt, um dieses schließlich 



546 



einzuholen, während beim Vorhaltverfahren die Rakete zu dem 
vorausberechneten Kollisionspunkt mit dem Ziel fliegt. Dabei werden 
natürlich Bahnänderungen des Zieles durch die Lenkung berücksichtigt. 
Die Funktionsweise der Zielsuchköpfe ist in drei Arten möglich: 

passiv, 
aktiv, 
halbaktiv. 

Passive Zielsuchköpfe registrieren vom Ziel emittierte Energie und 
stellen damit die Zielrichtung fest. Diese Energie kann z.B. die von den 
Triebwerken eines Flugzeuges abgegebene Infrarotstrahlung sein (IR- 
Suchköpfe). 

Aktive Zielsuchköpfe strahlen selbst Energie aus (z.B. Radar), die vom 
Ziel reflektiert und bei entsprechender Strahlrichtung vom Suchkopf 
wieder empfangen wird. 

Bei den halbaktiven Zielsuchköpfen wird das Ziel vom Boden oder 
Raketenträger aus beleuchtet (Radar, IR), und der Suchkopf der 
Rakete empfängt die vom Ziel reflektierte Energie des raketenunab- 
hängigen Senders. 

Nach dem Zielsuchverfahren sei das Leitstrahlverfahren kurz beschrie- 
ben. Hierbei wird von der Abschußstelle aus das Ziel mit einem Strahl 
elektromagnetischer Energie verfolgt und die Rakete in Richtung des 
Strahles abgeschossen. Am Heck der Rakete befindet sich ein Empfän- 
ger, der während des Fluges ins Ziel die Abweichung der Raketenbahn 
vom Leitstrahl mißt und auf den Reglereingang der Rakete zur 
Erzeugung der für die Bahnkorrektur erforderlichen Stellgröße gibt. 

Das Kommandoverfahren schließlich stellt die in der Auslegung 
flexibelste Lenkung von Raketen dar. Es arbeitet in folgender Weise: 
Vom Abschußort aus werden Ort und Geschwindigkeit sowohl des 
Zieles als auch der Rakete laufend gemessen (z.B. durch Radar) und mit 
Hilfe eines Rechners zu Lenksignalen für die Rakete verarbeitet, welche 
dieser als Lenkkommandos durch Sender oder bei Panzerabwehrraketen 
auch über Draht übertragen werden. 

Es sind auch Kombinationen zwischen dem Zielsuchverfahren und dem 
Kommandoverfahren möglich. 



12.4. Gefechtsköpfe 

Die Aufgabe der Rakete als Waffe besteht darin, einen Gefechtskopf als 
Träger von Zerstörungsenergie ins Ziel zu transportieren. Je nach Art 
des zu bekämpfenden Zieles gibt es eine Vielfalt technischer Ausfüh- 
rungen von Gefechtsköpfen. 



547 



Gegen Panzer verwendet man im Direktbeschuß Hohlladungsgefechts- 
köpfe (s. 1.4.6.3). 

Zum Abschuß von Flugzeugen werden Sprengladungen mit einer 
Belegung vorgeformter Splitter eingesetzt. Die Ladung wird beim 
kleinsten Abstand Rakete/Flugzeug durch einen Annäherungszünder 
zur Detonation gebracht. Die Funktion des Annäherungszünders ist 
häufig mit dem Lenksystem gekoppelt. 

Gegen Schiffe verwendet man große Sprengladungen, teilweise mit 
besonders ausgeführter Belegung, und zündet mit Verzögerung nach 
dem Aufschlag. 

Gegen Flächenziele werden als konventionelle Gefechtsköpfe ebenfalls 
kompakte Sprengladungen, aber auch Streuladungen verschiedener 
Wirkungsweise zum Zerstören des Ziels oder Stören des Angriffs 
eingesetzt; diese werden dann im optimalen Abstand über dem Boden 
ausgestoßen. 



12.5. Raketenwerfer 

Um den Raketen beim Abschuß eine definierte Anfangsrichtung für die 
Flugbahn zu geben, werden Startgestelle (Raketenwerfer) verwendet, in 
denen sie während der Anfangsbeschleunigung über eine gewisse Länge 
geführt werden. Die Führung kann in Form einer Schiene, eines Rohres 
o.ä. ausgebildet sein. 

Das Richten der Rakete in ihrer Führung geschieht mit Hilfe von 
Richtantrieben nach Höhe und Seite. 

Bei Artillerieraketen und teilweise auch bei Fliegerabwehrraketen sind 
an einem Startgestell mehrere Raketen angebracht; d.h. das Startgestell 
besteht aus einer Reihe von Führungseinrichtungen wie Rohren oder 
Schienen, die starr miteinander verbunden sind und mit Hilfe des 
gemeinsamen Antriebes gerichtet werden. 

Diese Mehrfachwerfer werden vor dem Einsatz komplett mit Raketen 
geladen, die dann im geeigneten Zeitabstand nacheinander gestartet 
werden. Für Artillerieraketen ist der Zeitabstand von Schuß zu Schuß 
sehr klein, um die zu bekämpfende Zielfläche einem wirksamen 
Feuerschlag auszusetzen. 

Da die auf die Raketenwerfer beim Abschuß wirkenden Kräfte im 
Gegensatz zum Geschütz äußerst gering sind, können diese auch als 
Mehrfachwerfer sehr leicht gebaut werden. Man montiert sie auf LKW, 
Anhänger, leichte Panzerfahrzeuge o.ä. 



548 



Als Beispiel eines Mehrfachwerfers sei hier der von Rheinmetall für 
einen Schützenpanzer entwickelte „Salvenautomat" erwähnt. Dieses 
Gerät war vorgesehen für eine drallstabilisierte Artillerierakete im 
Kaliber 160 mm. 

In Bild 1205 ist eine Aufnahme des Werfers von der Seite in 
Feuerstellung wiedergegeben. Er besteht aus sechs nebeneinander 
liegenden Abschußrohren, die automatisch sechsmal hintereinander 
gleichzeitig geladen werden, so daß in kurzer Zeit ein Feuerschlag von 
insgesamt 36 Schuß erfolgen kann. 

Der Richtbereich beträgt von -7° bis +60° in der Höhe und ± 90° in 
der Seite. In Fahrstellung werden die Abschußrohre auf —7° abgesenkt, 
sie passen sich dann der Fahrzeugkontur an. 




Bild 1 205. Raketen-Mehrfachwerfer auf Schützenpanzer in Feuerstel- 
lung (Rheinmetall-Ent wick lu ng) . 



12.6. Daten bekannter Raketenwaffen 

In den nachfolgenden Tabellen 1201 bis 1205 sind die wichtigsten 
veröffentlichten Daten einer Reihe von Raketenwaffen zusammen- 
gestellt, und zwar für gelenkte und ungelenkte Panzerabwehrraketen, 
für Fliegerabwehrraketen, für Artillerieraketen und für ballistische 
Interkontinentalraketen. 



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vereinfachte Träg-heitslenkung (Automat) 

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Literatur 



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[4] Barrere, M.; Jaumotte, A.; Fraeijs de Veubeke, B.; Vandenkerck- 

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[6] Kayser, L.T.: AGRR-TB19. Stuttgart 1970. 
[7] Bender, H.: Wehrtechnik 1970, H. 8 u. 9. 
[8]Preßler, G.: Regeltechnik I. Mannheim 1964. 
[9]- Interavia 16 (1961), H 3, S. 327. 



555 



13. Zünder 



Zünder haben die Aufgabe, einen Gefechtskopf oder eine Sprengladung 
im Ziel bzw. zu einem gewünschten Zeitpunkt zu zünden, d.h. zur 
Wirkung zu bringen. 

Anzünder (Treibladungszünder, Treibladungsanzünder) dienen, wie der 
Name sagt, zum Anzünden von Treibladungen für Geschosse, Raketen 
u.ä. Sie sind unter 13.3 gesondert behandelt. 

Das umfangreiche Gebiet der Zünder und Anzünder kann im Rahmen 
dieses Buches nicht in allen Einzelheiten behandelt werden; neben der 
Aufzählung der wichtigsten Arten kann an Hand einiger Beispiele nur 
ein Einblick in die Zündertechnik und die zu stellenden Forderungen 
gegeben werden. 



13.1. Sicherheitstechnische und taktische Forderungen 

Um die Funktion der Zünder und Anzünder sicherzustellen und um 
auszuschließen, daß sie unbeabsichtigt, etwa beim Transport, beim 
Einführen der Munition in die Waffe, beim Abschuß oder dgl. in 
Funktion treten, müssen sie neben den eigentlichen Zündvorrichtungen 
auch Sicherheitseinrichtungen aufweisen, die wegen des meist sehr 
geringen zur Verfügung stehenden Raumes Konstruktion und Bau oft 
sehr erschweren. 

Da die vornehmlich an Zünder zu stellenden sicherheitstechnischen und 
taktischen Forderungen bei den nachstehenden Betrachtungen einen 
weiten Raum einnehmen, seien diese vorweg kurz zusammengefaßt. 
Während durch die taktischen Forderungen das Verhalten der Zünder 
im Zielbereich bestimmt wird, betreffen die Forderungen hinsichtlich 
der Sicherheit — je nach Art der Zünder — die Montage, die Lagerung, 
die Handhabung und den Transport sowie die Lade- und Abschußphase. 
Zu den letztgenannten Forderungen zählen die Rohrsicherheit, die Vor- 
rohr- oder Maskensicherheit und die Regensicherheit. 

Die Rohrsicherheit soll gewährleisten, daß der Zünder nicht im Rohr 
einschließlich der Mündungsbremse ansprechen kann. 

Die Vorrohr oder Maskensicherheit soll garantieren, daß ein Zünder 
erst in einem bestimmten Abstand vor der Rohrmündung ansprechen 
kann, damit Geschütz und eigene Stellung nicht gefährdet werden. 

Rohr- und Vorrohrsicherheit werden durch bestimmte Zünderelemente 
gesteuert, die im einzelnen unter 13.2.2, Zünderbaugruppen, genannt 
und beschrieben werden. 



556 



Hinsichtlich der Sicherheit, insbesondere der Transport- und Hand- 
habungssicherheit, werden ebenso wie bei den Zündern auch an die 
Anzünder ganz bestimmte Forderungen gestellt. 

Bei mechanischen Treibladungsanzundem muß beispielsweise sicherge- 
stellt sein, daß das Anzündhütchen, das bekanntlich durch Schlagenergie 
zur Zündung gebracht wird, ausreichend gegen ungewollte mechanische 
Einwirkungen, die die Zündung einleiten könnten, geschützt ist. Eine 
derartige Beanspruchung kann schon auftreten, wenn patronierte 
Munition auf unebenem, steinigem Boden abgesetzt wird. 

Da bei elektrischen Treibladungsanzündern beide Anschlüsse des 
Zündmittels praktisch von außen frei zugänglich sind, muß die 
Ansprechempfindlichkeit so weit herabgesetzt werden, daß eine Zün- 
dung weder durch Kriechströme noch durch statische Aufladungen oder 
Beeinflussung durch hochfrequente elektrische Felder erfolgen kann. 
Läßt sich aus irgendwelchen Gründen die Empfindlichkeit nicht weit 
genug herabsetzen, so muß man durch Verwendung sog. Shorting-Clips 
(Kurzschlußklammern) sicherstellen, daß eine ungewollte Zündung ver- 
hindert wird. 

Die an Zünder und Anzünder zu stellenden Sicherheitsforderungen sind 
in Form von Konstruktionsrichtlinien in der MIL-STD 1316 A und der 
STANAG Nr. 3525 niedergelegt. Die zum Nachweis der Erfüllung der 
Sicherheits- und Funktionsforderungen dienenden Prüfstands- und Be- 
schußversuche sind in der MIL-STD 331 zusammengefaßt. Diese z. T. 
sehr umfangreichen Spezifikationen umfassen die gesamten Grundzüge 
der heutigen Zündertechnik im Hinblick auf Zündersicherheit und 
Zünderfunktionsprüfung. 

13.2. Wirkteilzünder 

Wirkteilzünder sind dazu bestimmt, den Wirkteil eines Geschosses, also 
den Gefechtskopf oder die Sprengladung, im Ziel bzw. im gewünschten 
Augenblick zu zünden. 

Da es schwierig ist, die Vielzahl der Wirkteilzünder auf beschränktem 
Raum nach ihren spezifischen Unterschieden übersichtlich darzustellen, 
sei zunächst auf eine Trennung in mechanische, elektrische bzw. 
elektronische und pyrotechnische Zünder verzichtet. Die Unterschiede 
zwischen den einzelnen Zündern bestehen nämlich im wesentlichen nur 
in der Art der Einleitung der Zündung; andere Baugruppen, wie z.B. die 
Entsicherungssysteme, sind bei allen in etwa gleich. 

13.2.1. Arten von Wirkteilzündern 

Nach der örtlichen Anordnung im Geschoß bzw. in der Rakete 
unterscheidet man Bodenzünder und Kopfzünder. 



557 



Vom Wirkungsmechanismus her gesehen gibt es Aufschlag- und Auf- 
schlagzerlegerzünder, Zeitzünder, Annäherungszünder und Abstandszün- 
der. 

Auf die Munitionsart bezogen unterscheidet man Geschoßzünder, 
Minenzünder, Handgranatenzünder und Bombenzünder. 

Neben diesen genannten typischen Zünderarten gibt es noch viele Kom- 
binationen, die sich zwangsläufig aus den an die einzelnen Funktionen 
zu stellenden Forderungen ergeben. 

Der klassische Bodenzünder hatte zur Zeit der schweren Schiffs- und 
Belagerungsartillerie seine besondere Bedeutung, insofern als er das 
Geschoß erst nach dem Durchdringen starker Panzerungen zur Detona- 
tion bringen sollte. Heute wird er eigentlich nur noch verwendet, wenn 
an seine Ansprechzeit — das ist die Zeit von der Zielberührung des 
Geschosses bis zur Initiierung der Sprengladung - keine hohen 
Anforderungen gestellt werden. Ferner wird er bei verhältnismäßig 
langsam fliegenden Geschossen und Raketen verwandt, d.h. bei Flug- 
geschwindigkeiten bis 300 m/s. 

Der Bodenzünder reagiert nämlich erst dann, wenn ihn die nach der 
Zielberührung durch die Geschoßhülle laufende Stoßwelle erreicht; 
während dieser Zeit, die durch die Länge des Geschosses und die 
Schallgeschwindigkeit im Material der Geschoßhülle gegeben ist, bewegt 
sich das Geschoß entsprechend der Fluggeschwindigkeit weiter. Es ist 
daher verständlich, daß bei hohen Auftreffgeschwindigkeiten und 
langen Geschossen die gewünschte Wirkung im Ziel mit diesem 
Zündertyp im allgemeinen nicht erreicht wird, so z.B. bei Spreng- 
granaten beim Auftreffen und tiefen Eindringen in das Erdreich. Das 
gleiche gilt für Hohlladungsgeschosse, bei denen der Hohlladungsstrahl 
sich nicht mehr voll ausbilden kann. 

Wird daher geschoßseitig eine Initiierung der Sprengladung vom Boden 
her und gleichzeitig eine sehr kurze Ansprechzeit (wenige Mikrosekun- 
den) verlangt, z.B. bei H L-Geschossen, so wird man immer einen 
elektrischen Bodenzünder verwenden und eine Energiequelle oder ein 
Schaltglied in der Spitze des Geschosses anordnen, die den Bodenzünder 
über einen isolierten Leiter elektrisch zünden (s. Bilder 1 31 2 und 1 321 ). 

Wenn dagegen auf die Forderung einer Initiierung vom Boden her 
verzichtet werden kann, werden Kopfzünder verwandt. 

Kopizünder haben gegenüber den Bodenzündern folgende Vorteile: 

Zum einen kann der Einbau der Zünder erst kurz vor dem Schuß 
erfolgen. Diese Möglichkeit ist für Bodenzünder bei nicht patronierter 
Munition nur bedingt gegeben; bei patronierter Munition entfällt sie 
völlig. Der Einbau des Zünders kurz vor dem Schuß ermöglicht eine 
getrennte Lagerung von Zünder und Geschoß, was aus Gründen der 
Sicherheit von großer Bedeutung sein kann. 



558 



Zum anderen haben Kopfzünder den Vorteil, daß kurz vor dem Schuß 
noch Einstellungen, wie z. B. die Einschaltung einer Zündverzögerung 
bei Aufschlagzündern oder die Einstellung der Laufzeit von mechani- 
schen Zeitzündern, möglich sind. Ferner lassen sich bei Kopfzündern zu- 
sätzliche Sicherungen (sog. Vorstecker) noch kurz vor dem Laden auf 
einfache Weise entfernen. 

Ein möglicher Nachteil dieser Art Sicherungen kann jedoch darin ge- 
sehen werden, daß es nicht auszuschließen ist, daß das Entfernen der 
Sicherungen vor dem Schuß vergessen wird. 

Aufschlagzünder zünden, wie der Name sagt, beim Aufschlagen des 
Geschosses auf das Ziel. 

Eine Variante des Aufschlagzünders ist der Aufschlagzerlegerzünder . Er 
hat die Eigenschaft, die Zündung mittels eines besonderen Schaltgliedes 
(s. Bild 1315) nach einer gewissen Flugzeit einzuleiten, sofern bis zu 
diesem Zeitpunkt keine Aufschlagzündung erfolgt ist. 

Eine praktische Anwendung findet dieser Wirkungsmechanismus bei- 
spielsweise beim Beschuß fliegender Ziele (Luftabwehr); verfehlt das 
Geschoß sein Ziel, so tritt nach Ablauf der Zerlegerzeit die Zerleger- 
einrichtung in Funktion und leitet in der Luft die Zündung des 
Geschosses ein. Ohne diese Selbstzerlegung würde das Geschoß erst 
beim Auftreffen auf dem Boden detonieren und dabei unter Umständen 
unbeabsichtigt Schaden anrichten. 

Der Zeitzünder leitet nach einer bestimmten Flugzeit, die meistens vor 
dem Laden eingestellt werden kann, die Zündung ein. Zeitzünder 
arbeiten sowohl auf mechanischer als auch auf elektronischer Basis. 

Die ausschließlich elektronischen Annäherungszünder arbeiten aktiv 
oder passiv. 

Aktive Zünder werden durch einen Effekt ausgelöst, den der Zünder 
verursacht, z. B. elektromagnetische Wellen, die vom Zünder erzeugt 
und abgestrahlt und vom Ziel reflektiert werden. Hier kam bis in die 
jüngste Zeit fast ausschließlich das Doppler-Prinzip zur Anwendung, bei 
dem nach Überschreiten einer Intensitätsschwelle für das reflektierte 
Signal die Zündung eingeleitet wird. Heute arbeitet man weitgehend nur 
noch mit dem Prinzip der Laufzeitauswertung des abgestrahlten Signals, 
wodurch man unabhängig vom oft sehr unterschiedlichen Reflexions- 
verhalten der Zielfläche wird. 

Annäherungszünder setzt man vornehmlich gegen Flugziele ein. Dabei 
spielt eine Variante des Annäherungszünders, der ,, Vorbeiflugzünder", 
eine besondere Rolle in der Tieffliegerabwehr. Dieser Zünder wird auf- 
grund der besonderen Richt charakteristik seiner Antenne im optima- 
len Vorbeiflugpunkt gezündet, wobei einer zusätzlichen Aufschlagzünd- 



559 



einrichtung für den Fall des direkten Treffens in jedem Fall der Vorrang 
der Zündeinleitung eingeräumt ist. 

Eine weitere Sonderform des Annäherungszünders stellt der elektroni- 
sche Abstandszünder gegen Bodenziele dar (Bodenabstandszünder) . Er 
arbeitet ebenfalls vorzugsweise nach dem Prinzip der Signallaufzeit-Aus- 
wertung und ist dadurch weitgehend unabhängig vom Fallwinkel des 
Geschosses und vom Reflexionsverhalten des Zielgebietes. Der (Boden ) 
Abstandszünder zündet, wenn ein bestimmter, für die Wirkung optima- 
ler Abstand zwischen Ziel und Geschoß erreicht ist. 

Mechanische Abstandszünder, wie sie früher vorzugsweise bei Bomben 
in Form eines teleskopartig ausfahrbaren, den Zündabstand darstellen- 
den Stabes angewendet wurden, sind heute nicht mehr im Einsatz. 

Passive elektronische Annäherungszünder reagieren auf einen Effekt, 
der vom Zielobjekt selbst erzeugt wird, wie z. B. die Infrarotabstrah- 
lung von Wärmequellen oder auch die von Geräuschquellen ausgehen- 
den Schallwellen. 

Sowohl bei Zeit- als auch bei Annäherungs- und Abstandszündern wer- 
den oftmals zusätzlich Aufschlag-Zündsysteme eingebaut, damit der 
Zünder bei etwaiger Zielverfehlung durch den folgenden Aufschlag auf 
den Boden anspricht und das Geschoß zerlegt. 

Die im Rahmen dieser Aufzählung ebenfalls zu den Wirkteilzündern zu 
rechnenden Minenzünder werden allgemein in Land- und Seeminen- 
zünder unterteilt. 

Landminen sind zum überwiegenden Teil Panzerminen, zum geringeren 
Teil Schützenminen. Sie werden wenige Zentimeter unter der Erdober- 
fläche verlegt; ihre Zünder sollen z.B. durch den Druck des über sie 
hinwegrollenden Fahrzeuges ausgelöst werden. Eine der an sie zu 
stellenden Forderungen ist die nach der Sicherheit gegen Detonations- 
schocks, da es nicht wünschenswert ist, wenn Minenfelder durch 
Beschuß geräumt werden können. Weiterhin wird für die Minenzünder 
(wie auch für die Minen selbst) gefordert, daß sie möglichst keine 
Metalle enthalten, da Minensuchgeräte auf Metalle reagieren. Ferner 
wird in den meisten Fällen gewünscht, daß die Minenzünder eine sog. 
Wiederaufhebsicherung besitzen, damit eine aufgespürte Mine nicht 
durch einfaches Aufheben entschärft oder entfernt werden kann; im 
Augenblick des versuchten Aufhebens muß vielmehr ein Schaltglied in 
Funktion treten, das die Mine zur Detonation bringt. 

Die Seeminenzünder dienen dazu, Seeminen im Augenblick der größten 
Wirkungsmöglichkeit zu zünden, nämlich dann, wenn Schiffe die Minen 
berühren oder sich ihnen so weit genähert haben, daß das Zünden als 
wünschenswert erscheint. Den Seeminenzündern liegen die verschieden- 
sten Konstruktionsprinzipien zugrunde; als Beispiele seien hier nur che- 
mische, akustische und magnetische Zünder genannt. 



560 



Bei Handgranatenzündern (s. unter 13.2.3) wird der gewünschte 
Zeitpunkt der Zündung vom Werfer bestimmt. Im allgemeinen wird vor 
dem Wurf die Transportsicherung gelöst, danach spricht der Zünder je 
nach Konstruktionsprinzip nach einer gewissen Zeit (evtl. noch auf der 
Flugbahn) oder beim Aufschlag der Handgranate an. Im Notfall, z.B. 
bei unbeabsichtigtem Fallenlassen der Handgranate nach dem Entsi- 
chern, soll der Zünder überhaupt nicht oder erst nach einer gewissen 
Zeit ansprechen, in der der Werfer sich in Sicherheit bringen kann. 

Bombenzünder können ebenso wie Artilleriezünder in Aufschlag-, Zeit- 
und Annäherungszünder aufgegliedert werden. Es besteht im Prinzip 
kein Unterschied zwischen Artillerie- und Bombenzündern; lediglich die 
Konstruktionsmerkmale der Zünderbaugruppen können verschieden 
sein, da auch der Bombenzünder den speziellen Forderungen des Wirk- 
teils angepaßt werden muß. Vielfach werden Bomben wegen des ausrei- 
chend zur Verfügung stehenden Raumes für Zünder mit mehreren 
Zündern der gleichen oder verschiedener Wirkungsmechanismen ausge- 
rüstet. 

Eine an dieser Stelle erwähnenswerte Variante des Annäherungszünders 
bei Bomben ist der sog. barometrische Zünder. Dies ist ein luftdruck- 
abhängiger Zünder, der in einer bestimmten Höhe über dem Zielgebiet, 
d.h. bei Erreichen des dort herrschenden Luftdrucks anspricht. Die 
Einstellung auf diesen Luftdruck erfolgt vor dem Abwurf der Bombe 
von außen am Zünder. Barometrische Zünder werden u.a. bei Leucht- 
bomben und Luftminen angewandt. 



13.2.2. Zünderbaugruppen 

Die Entwicklung eines Zünders entsprechend der an ihn gestellten 
Forderungen führt zwangsläufig zu verschiedenen typischen Bau- 
gruppen, die bei den meisten Zündern in verschiedenen Abwandlungen 
wiederkehren. 

Die wesentlichen dieser nachstehend im einzelnen behandelten Bau- 
gruppen sind die Energiequellen, die Energiespeicher, Einrichtungen zur 
Erzielung von Rohr- und Vorrohrsicherheit, die Detonatorsicherungen 
sowie Schaltglieder zur Einleitung der Zündung. Abschließend werden 
noch die Zündmittel und die Zündkette behandelt. 



13.2.2.1. Energiequellen und Energiespeicher 

Die Energiequellen werden in zwei Hauptgruppen unterteilt, und zwar 
in solche, die lediglich die zum Zünden benötigte Energie liefern, und in 
solche, die darüber hinaus noch Energie für die Steuer- und Regelorgane 
elektronischer Zünder liefern. 



561 



Innerhalb der ersten Gruppe zählt der Induktions- oder Impulsgenera- 
tor mit zu den ältesten und bekanntesten erprobten Energiequellen, die 
auch nach langjähriger Lagerung keine nennenswerten Alterungserschei- 
nungen zeigen. 



Rotationsachse 
des Geschosses 




Bild 1301. Rotationsabhängiger Induktionsgenerator. 

In Bild 1301 ist ein derartiger Generator dargestellt, bei dem durch die 
Rotation um die Geschoßachse infolge der Fliehkraft nach Erreichen 
einer bestimmten Drehzahl der Magnet kreis an der Trennstelle geöff- 
net und dadurch ein elektrischer Impuls erzeugt wird. 

Durch einseitig wirkende Kräfte (Schlag, Fall oder Stoß) ist eine 
Auslösung nicht möglich, da hierbei die beiden Ankerhälften als eine 
Einheit im Magnetkreis verschoben werden, ohne diesen zu öffnen. 

Bild 1302 stellt einen Generator dar, der im Gegensatz zum vorgenann- 
ten nicht bei einer bestimmten Drehzahl, sondern bei einer bestimmten 
Beschleunigung einen elektrischen Impuls erzeugt. Bei Erreichen einer 
genau bemessenen Beschleunigung wird die Scherplatte infolge des Be- 
harrungsvermögens der beiden Ankerteile durch den als Ringschneide 
ausgebildeten unteren Ankerteil abgeschert. Oberer und unterer Anker- 
teil bewegen sich dann zunächst gemeinsam entgegen der Beschleuni- 
gungsrichtung, bis nach Durchlaufen der Strecke a der obere Ankerteil 
durch seine Platte auf dem oberen Polschuh festgehalten wird; dann be- 
wegt sich allein der untere Ankerteil weiter und öffnet dadurch den 
Magnetkreis an der Trennstelle. 



562 



BMcNaunigungiMchtung 




Bild 1302. Beschleunigungsabhängiger Induktionsgenerator. 

Weitere bekannte Energiequellen dieser Art stellen piezoelektrische 
Stoffe dar, die unter mechanischem Druck direkt elektrische Spannun- 
gen erzeugen. Am häufigsten werden im Zünderbau heute die Erdalkali- 
titanate, z. B. Blei-Zirkonat-Titanat, verwendet, welche die piezoelektri- 
schen Kristalle früherer Jahre abgelöst haben. Die Piezoelemente sind 
so aufgebaut und geschaltet, daß sie als Kondensatoren aufgefaßt wer- 
den können, die sich unter mechanischem Druck aufladen. 



Piezoelektrische Scheibe 




Pluspol 



Bild 1303. Rotationsabhängiger piezoelektrischer Generator. 



In Bild 1303 ist ein Generator dargestellt, in dem beider Rotation um 
die Geschoßachse zwei Druckstücke infolge der Fliehkraft auf die 



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piezoelektrischen Elemente drücken und damit die gewünschte Span- 
nung erzeugen. Diese Spannung bleibt so lange erhalten, wie die Kraft 
auf die Piezoelemente einwirkt; dadurch steht die erzeugte Energie 
ohne zusätzliche Speicherglieder auf der gesamten Flugbahn zur 
Zündung zur Verfügung. 

Ein weiterer Anwendungsfall ist in Bild 1 304 dargestellt. Es zeigt die 
wohl gebräuchlichste Anwendungsform, bei der der piezoelektrische 
Generator in der Spitze des Geschosses angeordnet ist. Die Zündenergie 
wird bei der Zielberührung erzeugt, nachdem eine Stoßfront mit 
ausreichender Amplitude das piezoelektrische Element durchlaufen hat. 



Steckkontakt Gummipuffer Isolierung 




elektr. Detonator Pluspol Element 



Bild 1304. Piezoelektrischer Auf schlaggenerator. 

Weiterhin ist die Verwendung dieser Energiequelle in Bodenzündern 
bekannt, bei denen ein Schlagstück beim Auftreffen des Geschosses auf 
ein Ziel die zur Energieerzeugung erforderliche Kraft infolge seiner 
Trägheitswirkung aufbringt. 

Zu der Gruppe der Energiequellen, die neben der Zündenergie auch 
noch Energie für Steuer- und Regelorgane liefern sollen, gehören im 
wesentlichen die rotierenden elektromagnetischen Generatoren sowie 
Batterien. Erstere sind allerdings, sofern sie durch den Luftstrom auf 
der Flugbahn angetrieben werden, infolge notwendiger Öffnungen oder 
herausragender Teile (Turbinenräder) gegenüber Umweltbeanspruchun- 
gen empfindlich. Daher werden in den meisten Fällen, besonders bei 
elektronischen Zündern, Batterien verwendet, die kurz vordem Einsatz 
aktiviert werden. Diese Aktivierung erfolgt entweder unmittelbar vor 
dem Abschuß durch von außen zugeführte elektrische Signale oder wäh- 
rend der Abschußphase durch Trägheitskräfte. 



564 



In neuerer Zeit finden auch Feststoff- Elektrolytbatterien Eingang in 
die Zündertechnik. Diese zeichnen sich dadurch aus, daß sie infolge 
ihres völlig massiven Aufbaus für besonders hohe mechanische Bela- 
stungen geeignet sind. Darüber hinaus behalten sie auch bei wechseln- 
den Umweltbedingungen fast ihre gesamte Energie über einen Zeitraum 
von mindestens 10 Jahren bei. Der Energieinhalt, bezogen auf das Zel- 
lenvolumen, beträgt bei diesen Batterien etwa die Hälfte dessen der be- 
kannten Nickel-Kadmium-Zellen. 

Als Energiespeicher werden in elektrischen Zündern fast ausschließlich 
Kondensatoren verwendet. 

Bei mechanischen Zündern benutzt man als Energiespeicher Federn, die 
entweder bei der Montage in vorgespanntem Zustand eingebaut werden 
(vgl. Bild 1315) oder die erst während der Abschußphase ihre 
Vorspannung durch einwirkende Trägheitskräfte erhalten. 



13.2.2.2. Sicherungssysteme 

Für die Zünderbaugruppe Rohr- und Vorrohrsicherheit stellt Bild 1305 
ein typisches Beispiel für drallstabilisierte Geschosse dar. Es handelt sich 
um eine Kette von Verriegelungsklappen, die sich aufgrund ihrer 
geometrischen Form gegenseitig verriegeln, mit Ausnahme der Klappe I. 

Die Klappe I wird nach dem Abschuß entriegelt und schwenkt infolge 
der Zentrifugalkraft aus ihrer Ruhelage heraus. Sie gibt damit die 
Klappe II frei, die ihrerseits wieder die nachfolgende entriegelt. Nach 
Ausschwenken der letzten Klappe ist das Zündsystem entsichert. Durch 
diese Kopplung der einzelnen Klappen miteinander vergeht somit vom 
Beginn der Beschleunigungsphase (Freigabe der ersten Klappe) bis zur 
vollen Entsicherung eine gewisse Zeit, die gleichzeitig neben der 
absoluten Rohrsicherheit auch eine bestimmte Vorrohrsicherheit ergibt. 

Das Gegenstück zu dieser drallabhängigen Klappensicherung stellt die 
in Bild 1305a gezeigte Drehscheibensicherung für flügelstabilisierte Ge- 
schosse dar. 

Hier ist eine Reihe von einzeln oder kollektiv über Drehfedern angetrie- 
benen Scheiben 1 bis 5 mit einer einseitig konvexen Ausnehmung so an- 
geordnet, daß alle bis zur Freigabe der Scheibe 1 gegenseitig blockiert 
sind und die Entriegelung nur nacheinander erfolgen kann. Die Entrie- 
gelungsrichtung der einzelnen Scheiben ist im Bild durch Pfeile gekenn- 
zeichnet. Wegen der größeren Drehwinkel bis zur Freigabe der jeweils 
nächsten Drehscheibe werden bei dieser Sicherung gegenüber der Klap- 
pensicherung wesentlich längere Vorrohrsicherheitszeiten erreicht. 



565 




566 



Eine andere Rohr- und Vorrohrsicherung für drallstabilisierte Geschosse 
ist in Bild 1306 dargestellt. 

Auf einem ringförmigen, drehbaren Wickelträger ist ein Band aus einer 
dünnen Folie so aufgewickelt, daß ein Sicherungsstift gesperrt wird. 
Nach dem Abschuß wandert unter Einwirkung der Fliehkraft das 
freihängende Stück der äußeren Windung nach außen und legt sich am 
Gehäuse an; ihm folgen nacheinander die jeweils freihängenden näch- 
sten Gänge des Wickels, bis — nachdem das Geschoß einen genügend 
großen Sicherheitsweg vor der Mündung zurückgelegt hat — der gesamte 
Wickel am Gehäuse anliegt und den Sicherungsstift freigibt. 




Bild 1306. Wickelbandsicherung. 

Bild 1307 zeigt ein Sicherungssystem, das sowohl bei drall- als auch bei 
flügelstabilisierten Geschossen sehr weite Verbreitung gefunden hat. 
Dieses „Rückschießbolzensystem" ist dadurch besonders bemerkens- 
wert, daß zu seiner Entriegelung nicht nur eine gewisse Beschleuni- 
gungskraft, sondern auch eine bestimmte Impulsdauer erforderlich ist. 



567 



Durch die beim Abschuß auftretende Beschleunigung bewegt sich der 
Stift a entgegen der Flugrichtung; daraufhin wird die Kugel b durch den 
Konus des Stiftes c aus ihrer Verriegelungslage herausgedrückt; Stift c 
wird dadurch entriegelt und bewegt sich nun ebenfalls infolge der 
während des Rohrdurchlaufs noch bestehenden Beschleunigung des 
Geschosses entgegen der Flugrichtung nach hinten. Dadurch wird am 
Ende der Stift zur Detonatorsicherung freigegeben. 

Durch die zeitliche Abhängigkeit der einzelnen Bewegungsvorgänge 
voneinander ist eine bestimmte Dauer der Beschleunigung erforderlich, 
um das nachgeschaltete Sicherungssystem zu entriegeln. Bei kurzzeitiger 
Schockbeanspruchung (Fall oder Stoß) reicht die Dauer der auf das 
Verriegelungssystem einwirkenden Beschleunigung lediglich dazu, den 
Stift a um einen bestimmten Betrag durchschwingen zu lassen, ohne 
daß diese Beschleunigungsdauer ausreicht, auch den Stift c in Bewegung 
zu setzen. 



Beschleunigungsrichtung 




Bild 1307. Beschleunigungsabhängige Sicherung. 

Da durch dieses System nur die Schocksicherheit gewährleistet wird, 
ist ein weiteres nachgeschaltetes mechanisches Element (Zeitglied) er- 
forderlich, um auch die Rohr- und Vorrohrsicherheit zu erzielen. 



568 



Ein Beispiel für ein solches Zeitglied ist in Bild 1308 gezeigt; diese 
Hemm werksicherung ist in dieser oder in abgewandelter Form von 
mechanischen Uhrwerken her bekannt, so daß auf eine Beschreibung 
verzichtet werden kann. 

Eine Detonatorsicherung wird heute für sämtliche Zünder gefordert. 
Sie soll verhindern, daß bei unbeabsichtigtem Zünden des Detonators 
durch Schock oder übermäßige Erwärmung während des Transports, 
der Lagerung oder der Abschußphase die Übertragungsladung und da- 
mit der Sprengstoff initiiert wird. Frühestens nach Beendigung der 
Abschußphase darf der Detonator in die Zündstellung schwenken und 
damit ein Zünden der Sprengladung ermöglichen. 




Bild 1 308. Hemmwerksicherung. 

Um dies zu erreichen, ist eine Kopplung mit den Elementen der Rohr- 
sicherheit erforderlich. Weiterhin wird angestrebt, daß die Detonator- 
sicherung nach Möglichkeit zusätzlich mit den Einrichtungen der Vor- 
rohrsicherheit gekoppelt wird, um das Einschwenken in die Zündstel- 
lung erst nach Beendigung der Vorrohrsicherheit zu ermöglichen. 

In den Bildern 1309 und 1310 sind zwei Arten von Detonatorsiche- 
rungen schematisch dargestellt, eine Schiebersicherung und eine Rotor- 
sicherung. 



569 



Bei der Schiebersicherung (Bild 1309) liegt der Detonator in der Sicher- 
stellung außerhalb der Achse Anstichnadel - Übertragungsladung; erst 
auf der Flugbahn wird sie durch die Zentrifugalkraft oder durch Federn 
in die Zündstellung gebracht. 

Bei der Rotorsicherung (Bild 1310) liegt in der „Ruhestellung" des 
Rotors der Detonator annähernd quer zur Bewegungsrichtung der An- 
stichnadel; erst nach dem Einschwenken des Rotors in die Scharf- 
stellung" infolge Federkraft bei flügelstabilisierten Geschossen oder 
der Zentrifugalkraft bei drallstabilisierten Geschossen wird die Funk- 
tionskette Anstichnadel - Detonator - Übertragungskapsel hergestellt. 



Bild 1309. Schiebersicherung. 




B«w«gung*richtung 




Bild 1310. Rotorsicherung. 



570 



Das Beispiel einer Detonatorsicherung mit zusätzlichen Elementen der 
Rohr- und Vorrohrsicherheit zeigt Bild 1311. Darin ist die Rotorausfüh- 
rung der Detonatorsicherung nach Bild 1310 mit der Wickelbandsiche- 
rung nach Bild 1306 kombiniert. Erst nach Beendigung der Vorrohr- 
sicherheit gibt der Sicherungsstift den Rotor zum Einschwenken in die 
Zündstellung frei. Man spricht daher von einem gesteuerten Rotor". 

Weitere Ausführungen von Detonatorsicherungen werden im Abschnitt 
13.2.3, Konstruktionsbeispiele, behandelt. 



Geschoflrotalionsachse 





£/7cM311. Kombinierte Detonator-, Rohr- und Vorrohrsicherung. 



13.2.2.3. Schaltglieder 

Nachdem — allgemein — der Detonator in die Zündstellung einge- 
schwenkt ist, kann die Zündung zum gewollten Zeitpunkt eingeleitet 
werden. Hierzu bedarf es besonderer Schaltglieder. 

Zu den elektrischen Schaltgliedern zählt man z. B. die als Doppelhaube 
ausgebildete Geschoßspitze (Bild 1312). Unter der Geschoßhaube ist 



571 



eine zweite Haube isoliert angeordnet, die mit dem Zünder leitend 
verbunden ist. Bei Zielberührung wird die Außenhaube deformiert und 
schließt bei der Berührung mit der Innenhaube den Zündkreis. Die 
Haube kann so ausgebildet werden, daß die Zündung selbst bei 
geringstem Auftreffwinkel noch eingeleitet wird. 

Diese Anordnung wird vorwiegend dann angewandt, wenn eine extrem 
kurze Zeit zwischen der Zielberührung und dem Ansprechen des 
Zünders gefordert wird (z.B. bei HL-Geschossen). 




Elektrische Leitung zum Delonotor 



Bild 1312. Geschoßdoppelhaube. 

Schaltglieder, die in Zünder eingebaut werden, sind Vibrations- und 
Beschleunigungsschalter. 

In Bild 1313 ist ein solcher Schalter dargestellt; er ist hauptsächlich für 
Bomben- und Minenzünder geeignet. 

Wenn der an der Spitze einer Spiralfeder angebrachten Kugel durch 
äußere Einflüsse (Stoß usw.) eine Kraftkomponente in einer der 



572 



möglichen Bewegungsrichtungen derart erteilt wird, daß sie den 
Gegenkontakt (das Gehäuse) berührt, wird der Zündkreis geschlossen 
und die Zündung eingeleitet. 

Ein weiteres Schaltglied zeigt Bild 1314. Ein Kontaktstern aus 
federndem Material ist so zu einem Gegenkontakt angeordnet, daß seine 
Kontaktnieten bei plötzlicher Verzögerung des Geschosses, also bei 
Zielberührung, in der Richtung a ausschwenken und den Zündkreis 
schließen. Aber auch bei plötzlicher Änderung der Flugbahn, z.B. bei 
Abprallern, kommt es zur Berührung zwischen den Kontaktnieten und 
dem Gegenkontakt, und zwar deshalb, weil der Kontaktstern infolge 
seines ihm vom Drall aufgezwungenen Beharrungsvermögens bestrebt 
ist, seine Lage im Raum entgegen der Verschwenkung seiner Lagerung 
im Zünder beizubehalten. 

Weitere Schaltglieder sind die Anstichnadel (Zündnadel) und die 
Zerlegereinrich